論文の概要: Simulating Schwinger model dynamics with quasi-one-dimensional qubit arrays

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.14544v1
• Date: Sun, 22 Sep 2024 17:58:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-06 22:19:40.848859
• Title: Simulating Schwinger model dynamics with quasi-one-dimensional qubit arrays
• Title（参考訳）: 擬1次元量子ビットアレイを用いたシュウィンガーモデルダイナミクスのシミュレーション
• Authors: Alessio Lerose,
• Abstract要約: 我々は、合成量子スピン格子上でシュウィンガーモデルダイナミクスを実行するための戦略を開発する。 我々は、大域磁場パターンが格子シュヴィンガー・ハミルトニアンと同等の界面のコヒーレント量子力学を駆動できることを示した。 この研究は、短期量子シミュレーターが素粒子物理学に即時関係する問題に対処する道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Real-time dynamics of the Schwinger model provide an effective description of quark confinement out of equilibrium, routinely employed to model hadronization processes in particle-physics event generators. Ab-initio simulations of such non-perturbative processes are far beyond the reach of existing computational tools, and remain an outstanding open quest for quantum simulators to date. In this work we develop a general strategy to run Schwinger model dynamics on synthetic quantum spin lattices, such as neutral-atom or superconducting-qubit arrays. Our construction encodes the constrained fermionic and bosonic degrees of freedom of the model into the geometric shape of a magnetic interface. We show that global magnetic field patterns can drive coherent quantum dynamics of the interface equivalent to the lattice Schwinger Hamiltonian. We rigorously establish that the optimal array required for simulating real-time wave packet collisions and string fragmentation processes with accuracy $\epsilon$ in the continuum field-theory limit, is a quasi-one-dimensional ribbon with polynomial length and polylogarithmic width in $\epsilon^{-1}$. We finally discuss a concrete advantageous implementation using a state-of-the-art dual-species Rydberg atom array. This work opens up a path for near-term quantum simulators to address questions of immediate relevance to particle physics.
• Abstract（参考訳）: シュウィンガーモデルのリアルタイム力学は、クォーク閉じ込めを平衡から効果的に記述し、素粒子物理事象発生器のハドロン化過程をモデル化するために日常的に用いられる。 このような非摂動過程のアブ・イニシアトシミュレーションは、既存の計算ツールの到達範囲をはるかに超えており、現在まで量子シミュレーターのオープンクエストとして傑出した存在である。 本研究では、中性原子や超伝導量子ビットアレイなどの合成量子スピン格子上でシュウィンガーモデルダイナミクスを実行するための一般的な戦略を開発する。 我々の構造は、モデルの制約されたフェルミオンおよびボゾン自由度を磁気界面の幾何学的形状にエンコードする。 我々は、大域磁場パターンが格子シュヴィンガー・ハミルトニアンと同等の界面のコヒーレント量子力学を駆動できることを示した。 実時間ウェーブパケット衝突と文字列フラグメンテーション過程を精度$\epsilon$の連続体-理論極限でシミュレートするために必要となる最適配列は、多項式長とポリ対数幅が$\epsilon^{-1}$の擬一次元リボンである、という厳密な証明を行う。 最終的に、最先端の2種のRydberg原子配列を用いて、具体的な有利な実装について議論する。 この研究は、短期量子シミュレーターが素粒子物理学に即時関係する問題に対処する道を開く。

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