論文の概要: Analysis of the confinement string in (2 + 1)-dimensional Quantum Electrodynamics with a trapped-ion quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.05628v1
• Date: Fri, 08 Nov 2024 15:18:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-11 14:53:30.311667
• Title: Analysis of the confinement string in (2 + 1)-dimensional Quantum Electrodynamics with a trapped-ion quantum computer
• Title（参考訳）: トラップイオン量子コンピュータを用いた(2+1)次元量子力学における閉じ込め弦の解析
• Authors: Arianna Crippa, Karl Jansen, Enrico Rinaldi,
• Abstract要約: フェルミオン性物質を含む量子電磁力学の(2+1)次元格子離散化を考える。 対称性保存および資源効率の変動量子回路を用いて理論の基礎状態を作成する。 我々は、量子量子H1-1トラップイオンデバイスとエミュレータの量子実験の結果、量子ビット間の完全な接続が古典的なノイズレスシミュレーションと一致することを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Compact lattice Quantum Electrodynamics is a complex quantum field theory with dynamical gauge and matter fields and it has similarities with Quantum Chromodynamics, in particular asymptotic freedom and confinement. We consider a (2+1)-dimensional lattice discretization of Quantum Electrodynamics with the inclusion of dynamical fermionic matter. We define a suitable quantum algorithm to measure the static potential as a function of the distance between two charges on the lattice and we use a variational quantum calculation to explore the Coulomb, confinement and string breaking regimes. A symmetry-preserving and resource-efficient variational quantum circuit is employed to prepare the ground state of the theory at various values of the coupling constant, corresponding to different physical distances, allowing the accurate extraction of the static potential from a quantum computer. We demonstrate that results from quantum experiments on the Quantinuum H1-1 trapped-ion device and emulator, with full connectivity between qubits, agree with classical noiseless simulations using circuits with 10 and 24 qubits. Moreover, we visualize the electric field flux configurations that mostly contribute in the wave-function of the quantum ground state in the different regimes of the potential, thus giving insights into the mechanisms of confinement and string breaking. These results are a promising step forward in the grand challenge of solving higher dimensional lattice gauge theory problems with quantum computing algorithms.
• Abstract（参考訳）: コンパクト格子量子電磁力学は、力学ゲージと物質場を持つ複雑な量子場理論であり、特に漸近的自由と閉じ込めの量子クロモダイナミックスと類似している。 我々は、(2+1)次元格子による量子電気力学の離散化を、動的フェルミオン性物質を含むものとみなす。 格子上の2つの電荷間の距離の関数として静的ポテンシャルを測定するのに適した量子アルゴリズムを定義し、変動量子計算を用いてクーロン、閉じ込め、弦の破れを探索する。 対称性保存および資源効率の変動量子回路を用いて、カップリング定数の様々な値における理論の基底状態を作成し、量子コンピュータから静的ポテンシャルを正確に抽出する。 量子量子H1-1トラップイオンデバイスとエミュレータによる量子実験の結果、量子ビット間の完全な接続性は、10量子ビットと24量子ビットの回路を用いた古典的なノイズレスシミュレーションと一致することを示した。 さらに、ポテンシャルの異なる状態における量子基底状態の波動関数に大きく寄与する電場束配置を可視化し、閉じ込めや弦の破れのメカニズムについて考察する。 これらの結果は、高次元格子ゲージ理論を量子コンピューティングアルゴリズムで解くという大挑戦において、有望な一歩である。

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