論文の概要: Visualizing Dynamics of Charges and Strings in (2+1)D Lattice Gauge Theories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.17142v1
• Date: Wed, 25 Sep 2024 17:59:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-27 02:33:29.590238
• Title: Visualizing Dynamics of Charges and Strings in (2+1)D Lattice Gauge Theories
• Title（参考訳）: 2+1)D格子ゲージ理論における電荷と弦の可視化ダイナミクス
• Authors: Tyler A. Cochran, Bernhard Jobst, Eliott Rosenberg, Yuri D. Lensky, Gaurav Gyawali, Norhan Eassa, Melissa Will, Dmitry Abanin, Rajeev Acharya, Laleh Aghababaie Beni, Trond I. Andersen, Markus Ansmann, Frank Arute, Kunal Arya, Abraham Asfaw, Juan Atalaya, Ryan Babbush, Brian Ballard, Joseph C. Bardin, Andreas Bengtsson, Alexander Bilmes, Alexandre Bourassa, Jenna Bovaird, Michael Broughton, David A. Browne, Brett Buchea, Bob B. Buckley, Tim Burger, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Anthony Cabrera, Juan Campero, Hung-Shen Chang, Zijun Chen, Ben Chiaro, Jahan Claes, Agnetta Y. Cleland, Josh Cogan, Roberto Collins, Paul Conner, William Courtney, Alexander L. Crook, Ben Curtin, Sayan Das, Sean Demura, Laura De Lorenzo, Agustin Di Paolo, Paul Donohoe, Ilya Drozdov, Andrew Dunsworth, Alec Eickbusch, Aviv Moshe Elbag, Mahmoud Elzouka, Catherine Erickson, Vinicius S. Ferreira, Leslie Flores Burgos, Ebrahim Forati, Austin G. Fowler, Brooks Foxen, Suhas Ganjam, Robert Gasca, Élie Genois, William Giang, Dar Gilboa, Raja Gosula, Alejandro Grajales Dau, Dietrich Graumann, Alex Greene, Jonathan A. Gross, Steve Habegger, Monica Hansen, Matthew P. Harrigan, Sean D. Harrington, Paula Heu, Oscar Higgott, Jeremy Hilton, Hsin-Yuan Huang, Ashley Huff, William J. Huggins, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Chaitali Joshi, Pavol Juhas, Dvir Kafri, Hui Kang, Amir H. Karamlou, Kostyantyn Kechedzhi, Trupti Khaire, Tanuj Khattar, Mostafa Khezri, Seon Kim, Paul V. Klimov, Bryce Kobrin, Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, John Mark Kreikebaum, Vladislav D. Kurilovich, David Landhuis, Tiano Lange-Dei, Brandon W. Langley, Kim-Ming Lau, Justin Ledford, Kenny Lee, Brian J. Lester, Loïck Le Guevel, Wing Yan Li, Alexander T. Lill, William P. Livingston, Aditya Locharla, Daniel Lundahl, Aaron Lunt, Sid Madhuk, Ashley Maloney, Salvatore Mandrà, Leigh S. Martin, Orion Martin, Cameron Maxfield, Jarrod R. McClean, Matt McEwen, Seneca Meeks, Anthony Megrant, Kevin C. Miao, Reza Molavi, Sebastian Molina, Shirin Montazeri, Ramis Movassagh, Charles Neill, Michael Newman, Anthony Nguyen, Murray Nguyen, Chia-Hung Ni, Murphy Yuezhen Niu, William D. Oliver, Kristoffer Ottosson, Alex Pizzuto, Rebecca Potter, Orion Pritchard, Chris Quintana, Ganesh Ramachandran, Matthew J. Reagor, David M. Rhodes, Gabrielle Roberts, Kannan Sankaragomathi, Kevin J. Satzinger, Henry F. Schurkus, Michael J. Shearn, Aaron Shorter, Noah Shutty, Vladimir Shvarts, Volodymyr Sivak, Spencer Small, W. Clarke Smith, Sofia Springer, George Sterling, Jordan Suchard, Aaron Szasz, Alex Sztein, Douglas Thor, M. Mert Torunbalci, Abeer Vaishnav, Justin Vargas, Sergey Vdovichev, Guifre Vidal, Catherine Vollgraff Heidweiller, Steven Waltman, Shannon X. Wang, Brayden Ware, Theodore White, Kristi Wong, Bryan W. K. Woo, Cheng Xing, Z. Jamie Yao, Ping Yeh, Bicheng Ying, Juhwan Yoo, Noureldin Yosri, Grayson Young, Adam Zalcman, Yaxing Zhang, Ningfeng Zhu, Nicholas Zobris, Sergio Boixo, Julian Kelly, Erik Lucero, Yu Chen, Vadim Smelyanskiy, Hartmut Neven, Adam Gammon-Smith, Frank Pollmann, Michael Knap, Pedram Roushan,
• Abstract要約: 超伝導量子ビット格子における局所励起のダイナミクスについて検討する。 閉じ込められた励起に対して、磁場はそれらを接続する弦の張力を誘導する。 提案手法により,(2+1)D LGTにおける文字列のダイナミックスを実験的に画像化することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 103.95523007319937
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Lattice gauge theories (LGTs) can be employed to understand a wide range of phenomena, from elementary particle scattering in high-energy physics to effective descriptions of many-body interactions in materials. Studying dynamical properties of emergent phases can be challenging as it requires solving many-body problems that are generally beyond perturbative limits. We investigate the dynamics of local excitations in a $\mathbb{Z}_2$ LGT using a two-dimensional lattice of superconducting qubits. We first construct a simple variational circuit which prepares low-energy states that have a large overlap with the ground state; then we create particles with local gates and simulate their quantum dynamics via a discretized time evolution. As the effective magnetic field is increased, our measurements show signatures of transitioning from deconfined to confined dynamics. For confined excitations, the magnetic field induces a tension in the string connecting them. Our method allows us to experimentally image string dynamics in a (2+1)D LGT from which we uncover two distinct regimes inside the confining phase: for weak confinement the string fluctuates strongly in the transverse direction, while for strong confinement transverse fluctuations are effectively frozen. In addition, we demonstrate a resonance condition at which dynamical string breaking is facilitated. Our LGT implementation on a quantum processor presents a novel set of techniques for investigating emergent particle and string dynamics.
• Abstract（参考訳）: 格子ゲージ理論(LGT)は、高エネルギー物理学における素粒子散乱から材料中の多体相互作用の効果的な記述に至るまで、幅広い現象を理解するために用いられる。 創発相の動的性質の研究は、摂動限界を超える多くの身体問題を解く必要があるため、困難である。 超伝導量子ビットの二次元格子を用いた$\mathbb{Z}_2$ LGTにおける局所励起のダイナミクスについて検討する。 まず、基底状態と大きな重なり合いを持つ低エネルギー状態を作成し、次に局所ゲートを持つ粒子を作成し、離散時間進化を通じて量子力学をシミュレートする。 実効磁場が増大するにつれて, 分解された状態から閉じ込められた状態への遷移のシグネチャが示される。 閉じ込められた励起に対して、磁場はそれらを接続する弦の張力を誘導する。 本手法では, (2+1)D LGT の弦動特性を実験的に画像化し, 拘束相内部の2つの異なる状態を明らかにする。 さらに,動的弦の破れを容易にする共振条件を示す。 量子プロセッサ上でのLGTの実装は、創発粒子と弦力学を調査するための新しい技術セットを示す。

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