論文の概要: Observation of Inelastic Meson Scattering in a Floquet System using a Digital Quantum Simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20759v1
- Date: Thu, 28 Aug 2025 13:16:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-29 18:12:02.412636
- Title: Observation of Inelastic Meson Scattering in a Floquet System using a Digital Quantum Simulator
- Title（参考訳）: ディジタル量子シミュレータを用いたフロケット系における非弾性中間子散乱の観測
- Authors: Ziting Wang, Zi-Yong Ge, Yun-Hao Shi, Zheng-An Wang, Si-Yun Zhou, Hao Li, Kui Zhao, Yue-Shan Xu, Wei-Guo Ma, Hao-Tian Liu, Cai-Ping Fang, Jia-Cheng Song, Tian-Ming Li, Jia-Chi Zhang, Yu Liu, Cheng-Lin Deng, Guangming Xue, Haifeng Yu, Kai Xu, Kaixuan Huang, Franco Nori, Heng Fan,
- Abstract要約: 超伝導量子プロセッサを用いた中間子散乱実験を行った。
単一キンクのブロッホ振動と隣り合うキンクの強い結合,シグナリング閉じ込め,安定中間子の形成を観察する。
本研究は,デジタル量子シミュレータ上での相互作用粒子および複合励起の研究方法である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.713157535573455
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Lattice gauge theories provide a non-perturbative framework for understanding confinement and hadronic physics, but their real-time dynamics remain challenging for classical computations. However, quantum simulators offer a promising alternative for exploring such dynamics beyond classical capabilities. Here, we experimentally investigate meson scattering using a superconducting quantum processor. Employing a digital protocol, we realize a Floquet spin chain equivalent to a one-dimensional Floquet $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theory. We observe Bloch oscillations of single kinks and strong binding between adjacent kinks, signaling confinement and the formation of stable mesons in this Floquet system. Using full-system joint readout, we resolve meson populations by string length, enabling identification of meson scattering channels. Our results reveal the fragmentation of a long-string meson into multiple short-string mesons, which is also an experimental signature of string breaking. Moreover, we directly observe inelastic meson scattering, where two short-string mesons can merge into a longer one. Our results pave the way for studying interacting gauge particles and composite excitations on digital quantum simulators.
- Abstract（参考訳）: 格子ゲージ理論は、閉じ込めとハドロン物理学を理解するための非摂動的枠組みを提供するが、それらのリアルタイム力学は古典的な計算では難しいままである。
しかし、量子シミュレーターは古典的な能力を超えてそのような力学を探求するための有望な代替手段を提供する。
ここでは,超伝導量子プロセッサを用いた中間子散乱を実験的に検討する。
デジタルプロトコルを用いて、1次元Floquet $\mathbb{Z}_2$格子ゲージ理論と等価なFloquetスピンチェーンを実現する。
このフロッケ系では, 単一キンクのブロッホ振動と隣接するキンク間の強い結合, 信号の閉じ込め, 安定中間子の形成が観察される。
完全系ジョイント・リードアウトを用いて、中間子集団を文字列長で解決し、中間子散乱チャネルの同定を可能にする。
以上の結果から,長弦中間子を複数個の短弦中間子に断片化することが判明した。
さらに,2つの短弦中間子を長い子にマージできる非弾性中間子散乱を直接観察する。
本研究は,デジタル量子シミュレータ上での相互作用ゲージ粒子と複合励起の研究方法である。
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