論文の概要: Symmetry verification for noisy quantum simulations of non-Abelian lattice gauge theories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.07844v1
• Date: Tue, 10 Dec 2024 19:00:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-12 14:00:50.382466
• Title: Symmetry verification for noisy quantum simulations of non-Abelian lattice gauge theories
• Title（参考訳）: 非アベリア格子ゲージ理論のノイズ量子シミュレーションのための対称性検証
• Authors: Edoardo Ballini, Julius Mildenberger, Matteo M. Wauters, Philipp Hauke,
• Abstract要約: 本稿では,非アベリア格子ゲージ理論に準じた対称性検証による誤差軽減手法について検討する。 本研究は,非アベリアゲージ理論のロバストな量子シミュレーション,誤り軽減手法のさらなる開発,およびquditプラットフォームにおける測定に基づく制御方法の新たな道を開くものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Non-Abelian gauge theories underlie our understanding of fundamental forces of modern physics. Simulating them on quantum hardware is an outstanding challenge in the rapidly evolving field of quantum simulation. A key prerequisite is the protection of local gauge symmetries against errors that, if unchecked, would lead to unphysical results. While an extensive toolkit devoted to identifying, mitigating, and ultimately correcting such errors has been developed for Abelian groups, non-commuting symmetry operators complicate the implementation of similar schemes in non-Abelian theories. Here, we discuss two techniques for error mitigation through symmetry verification, tailored for non-Abelian lattice gauge theories implemented in noisy qudit hardware: dynamical post-selection (DPS), based on mid-circuit measurements without active feedback, and post-processed symmetry verification (PSV), which combines measurements of correlations between target observables and gauge transformations. We illustrate both approaches for the discrete non-Abelian group $D_3$ in 2+1 dimensions, illustrating their usefulness for current NISQ devices even in presence of fast fluctuating noise. Our results open new avenues for robust quantum simulation of non-Abelian gauge theories, for further development of error-mitigation techniques, and for measurement-based control methods in qudit platforms.
• Abstract（参考訳）: 非アベリアゲージ理論は、現代物理学の基本的な力の理解を支えている。 量子ハードウェア上でそれらをシミュレーションすることは、急速に進化する量子シミュレーションの分野において顕著な課題である。 鍵となる前提条件は、局所ゲージ対称性の誤差に対する保護であり、もし未確認であれば非物理的結果につながる。 そのような誤りを特定し、緩和し、最終的に修正する広範囲なツールキットがアベリア群のために開発されたが、非可換対称性作用素は非アベリア理論における同様のスキームの実装を複雑にしている。 そこで,本研究では,非アベリア格子ゲージ理論を,アクティブフィードバックを伴わない中間回路計測に基づく動的ポストセレクション(DPS)と,目標観測値とゲージ変換の相関関係を組み合わせた後対称性検証(PSV)の2つの手法について論じる。 2+1次元の離散非アベリア群$D_3$に対するどちらのアプローチも、高速なゆらぎノイズの存在下においても、現在のNISQデバイスに有用であることを示す。 本研究は,非アベリアゲージ理論のロバストな量子シミュレーション,誤り軽減手法のさらなる開発,およびQuditプラットフォームにおける測定に基づく制御方法の新たな道を開くものである。

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