論文の概要: The charge-singlet measurement toolbox
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08718v1
- Date: Thu, 09 Oct 2025 18:25:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-14 00:38:47.485503
- Title: The charge-singlet measurement toolbox
- Title（参考訳）: 電荷-シグレット測定ツールボックス
- Authors: Abhijit Chakraborty, Randy Lewis, Christine A. Muschik,
- Abstract要約: 古典的および量子シミュレーションおよび離散的および連続的なゲージ理論のための柔軟なツールとして電荷-シグレット測定を適用する方法を示す。
我々のアプローチは、ノイズ低減回路を含む電荷中性(電荷中性)セクターにおける状態準備以上の電荷-シグレット測定の使用を拡大する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Symmetry is fundamental to physical laws across different scales$\unicode{x2014}$from spacetime structure in general relativity to particle interactions in quantum field theory. Local symmetries, described by gauge theories, are central to phenomena such as superconductivity, topological phases, and the Standard Model of particle physics. Emerging simulation techniques using tensor network states or quantum computers offer exciting new possibilities of exploring the physics of these gauge theories, but require careful implementation of gauge symmetry and charge-neutrality constraints. This is especially challenging for non-Abelian gauge theories such as quantum chromodynamics (QCD), which governs the strong interaction between quarks and gluons. In a recent article (arXiv:2501.00579), we introduced "charge-singlet measurements" for quantum simulations, consisting of a projection based technique from group representation theory that allowed us to probe for the first time the phase diagram of (1+1)-dimensional QCD on a quantum computer. In this article, we show more broadly how to apply charge-singlet measurements as a flexible tool for both classical and quantum simulations of discrete and continuous gauge theories. Our approach extends the use of charge-singlet measurements beyond state preparation in the charge neutral (charge-singlet) sector to include noise mitigation in symmetry-preserving time-evolution circuits. We further demonstrate how this method enables the computation of thermodynamic observables$\unicode{x2014}$such as entropy$\unicode{x2014}$within the charge-singlet subspace, providing a new tool for exploring the connection between quantum thermodynamics and gauge symmetry.
- Abstract（参考訳）: 対称性は、異なるスケールにわたる物理法則の基本的なものである。$\unicode{x2014}$ from spacetime structure in general relativity to particle interaction in quantum field theory。
ゲージ理論によって説明される局所対称性は、超伝導、位相位相、粒子物理学の標準モデルなどの現象の中心である。
テンソルネットワーク状態や量子コンピュータを用いた新しいシミュレーション技術は、これらのゲージ理論の物理学を探求するエキサイティングな新しい可能性を提供するが、ゲージ対称性と電荷-中立性の制約を慎重に実装する必要がある。
これは、クォークとグルーオンの間の強い相互作用を管理する量子色力学(QCD)のような非アベリアゲージ理論にとって特に困難である。
最近の論文 (arXiv:2501.00579) では、量子コンピュータ上の(1+1)次元QCDの位相図を初めて探究できる群表現論からの射影に基づく手法による量子シミュレーションのための「チャージ・シングレット測定」を紹介した。
本稿では、離散ゲージ理論と連続ゲージ理論の古典的および量子的シミュレーションのためのフレキシブルなツールとして電荷-シリングレット測定を適用する方法について、より広範に示す。
提案手法は, 電荷中性(電荷中性)セクターにおける電荷-シグレット測定を超越して, 対称性保存時間進化回路におけるノイズ緩和を含むように拡張する。
さらに、この方法では、エントロピー$\unicode{x2014}$with in the charge-singlet subspaceにより、量子熱力学とゲージ対称性の接続を探索するための新しいツールを提供する。
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