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
• Authors: Gaurav Gyawali, Shashwat Kumar, Yuri D. Lensky, Eliott Rosenberg, Aaron Szasz, Tyler Cochran, Renyi Chen, Amir H. Karamlou, Kostyantyn Kechedzhi, Julia Berndtsson, Tom Westerhout, Abraham Asfaw, Dmitry Abanin, Rajeev Acharya, Laleh Aghababaie Beni, Trond I. Andersen, Markus Ansmann, Frank Arute, Kunal Arya, Nikita Astrakhantsev, Juan Atalaya, Ryan Babbush, Brian Ballard, Joseph C. Bardin, Andreas Bengtsson, Alexander Bilmes, Gina Bortoli, Alexandre Bourassa, Jenna Bovaird, Leon Brill, Michael Broughton, David A. Browne, Brett Buchea, Bob B. Buckley, David A. Buell, 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, Sayan Das, Dripto M. Debroy, Laura DeLorenzo, Alexander Del Toro Barba, Sean Demura, Agustin DiPaolo, Paul Donohoe, Ilya Drozdov, Andrew Dunsworth, Clint Earle, Alec Eickbusch, Aviv Moshe Elbag, Mahmoud Elzouka, Catherine Erickson, Lara Faoro, Reza Fatemi, Vinicius S. Ferreira, Leslie Flores Burgos, Ebrahim Forati, Austin G. Fowler, Brooks Foxen, Suhas Ganjam, Robert Gasca, William Giang, Craig Gidney, Dar Gilboa, Raja Gosula, Alejandro Grajales Dau, Dietrich Graumann, Alex Greene, Jonathan A. Gross, Steve Habegger, Michael C. Hamilton, Monica Hansen, Matthew P. Harrigan, Sean D. Harrington, Stephen Heslin, Paula Heu, Gordon Hill, Jeremy Hilton, Markus R. Hoffmann, Hsin-Yuan Huang, Ashley Huff, William J. Huggins, Lev B. Ioffe, Sergei V. Isakov, Evan Jeffrey, Zhang Jiang, Cody Jones, Stephen Jordan, Chaitali Joshi, Pavol Juhas, Dvir Kafri, Hui Kang, Trupti Khaire, Tanuj Khattar, Mostafa Khezri, Mária Kieferová, Seon Kim, Paul V. Klimov, Andrey R. Klots, Bryce Kobrin, Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, John Mark Kreikebaum, Vladislav D. Kurilovich, David Landhuis, Tiano Lange-Dei, Brandon W. Langley, Pavel Laptev, Kim-Ming Lau, Loick LeGuevel, Justin Ledford, Joonho Lee, Kenny Lee, Brian J. Lester, Wing Yan Li, Alexander T. Lill, Wayne Liu, William P. Livingston, Aditya Locharla, Daniel Lundahl, Aaron Lunt, Sid Madhuk, Ashley Maloney, Salvatore Mandrà, Leigh S. Martin, Steven Martin, Orion Martin, Cameron Maxfield, Jarrod R. McClean, Matt McEwen, Seneca Meeks, Anthony Megrant, Xiao Mi, Kevin C. Miao, Amanda Mieszala, Sebastian Molina, Shirin Montazeri, Alexis Morvan, Ramis Movassagh, Charles Neill, Ani Nersisyan, Michael Newman, Anthony Nguyen, Murray Nguyen, Chia-Hung Ni, Murphy Yuezhen Niu, William D. Oliver, Kristoffer Ottosson, Alex Pizzuto, Rebecca Potter, Orion Pritchard, Leonid P. Pryadko, Chris Quintana, Matthew J. Reagor, David M. Rhodes, Gabrielle Roberts, Charles Rocque, Nicholas C. Rubin, Negar Saei, Kannan Sankaragomathi, Kevin J. Satzinger, Henry F. Schurkus, Christopher Schuster, Michael J. Shearn, Aaron Shorter, Noah Shutty, Vladimir Shvarts, Volodymyr Sivak, Jindra Skruzny, Spencer Small, W. Clarke Smith, Sofia Springer, George Sterling, Jordan Suchard, Marco Szalay, Alex Sztein, Douglas Thor, M. Mert Torunbalci, Abeer Vaishnav, Sergey Vdovichev, Guifre Vidal, Catherine Vollgraff Heidweiller, Steven Waltman, Shannon X. Wang, 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 Zobrist, Sergio Boixo, Julian Kelly, Erik Lucero, Yu Chen, Vadim Smelyanskiy, Hartmut Neven, Dmitry Kovrizhin, Johannes Knolle, Jad C. Halimeh, Igor Aleiner, Roderich Moessner, Pedram Roushan,
• 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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