論文の概要: Observation of disorder-free localization using a (2+1)D lattice gauge theory on a quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.06557v2
• Date: Sun, 06 Jul 2025 12:20:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-08 17:51:39.390134
• Title: Observation of disorder-free localization using a (2+1)D lattice gauge theory on a quantum processor
• Title（参考訳）: 2+1)D格子ゲージ理論による量子プロセッサ上の乱れのない局在の観測
• Abstract要約: 量子多体系における障害によって引き起こされる現象は、解析法や数値シミュレーションに重大な課題をもたらす。 チューナブルな状態における量子回路を、全ての障害構成上の重ね合わせについて検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 118.01172048932149
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Disorder-induced phenomena in quantum many-body systems pose significant challenges for analytical methods and numerical simulations at relevant time and system scales. To reduce the cost of disorder-sampling, we investigate quantum circuits initialized in states tunable to superpositions over all disorder configurations. In a translationally-invariant lattice gauge theory (LGT), these states can be interpreted as a superposition over gauge sectors. We observe localization in this LGT in the absence of disorder in one and two dimensions: perturbations fail to diffuse despite fully disorder-free evolution and initial states. However, R\'enyi entropy measurements reveal that superposition-prepared states fundamentally differ from those obtained by direct disorder sampling. Leveraging superposition, we propose an algorithm with a polynomial speedup in sampling disorder configurations, a longstanding challenge in many-body localization studies.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系の障害によって引き起こされる現象は、関連する時間とシステムスケールにおける解析的手法と数値シミュレーションに重大な課題をもたらす。 障害サンプリングのコストを低減するため,全ての障害構成に重畳可能な状態に初期化された量子回路について検討した。 翻訳不変格子ゲージ理論(LGT)では、これらの状態はゲージセクター上の重ね合わせとして解釈できる。 1次元と2次元の障害がない状態でのLGTの局在を観察する:摂動は、完全に無秩序な進化と初期状態にもかかわらず拡散しない。 しかし、R'enyiエントロピー測定により、重ね合わせ型状態は直接の障害サンプリングによって得られるものと根本的に異なることが明らかになった。 本稿では,多体ローカライゼーション研究における長年の課題であるサンプリング障害構成における多項式高速化アルゴリズムを提案する。

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