論文の概要: Signatures of Topological Symmetries on a Noisy Quantum Simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.14817v1
- Date: Thu, 16 Oct 2025 15:51:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-17 21:15:14.931616
- Title: Signatures of Topological Symmetries on a Noisy Quantum Simulator
- Title（参考訳）: 雑音量子シミュレータにおける位相対称性のシグナチャ
- Authors: Christopher Lamb, Robert M. Konik, Hubert Saleur, Ananda Roy,
- Abstract要約: トポロジカル対称性は、可逆的であり、そうでなければ、場の量子論の研究において基本的な役割を果たす。
工学的な固体デバイスに基づく量子シミュレータは、これらのモデルを実現するための従来の凝縮物質システムに代わる新しい代替手段を提供する。
本研究では、イジング共形場理論の位相対称性に関連する不純物ハミルトニアンおよびループ作用素の固有状態が、IBMのキングストンシミュレータ上で実現される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Topological symmetries, invertible and otherwise, play a fundamental role in the investigation of quantum field theories. Despite their ubiquitous importance across a multitude of disciplines ranging from string theory to condensed matter physics, controlled realizations of models exhibiting these symmetries in physical systems are rare. Quantum simulators based on engineered solid-state devices provide a novel alternative to conventional condensed matter systems for realizing these models. In this work, eigenstates of impurity Hamiltonians and loop operators associated with the topological symmetries for the Ising conformal field theory in two space-time dimensions are realized on IBM's Kingston simulator. The relevant states are created on the quantum device using a hybrid quantum-classical algorithm. The latter is based on a variation of the quantum approximate optimization algorithm ansatz combined with the quantum natural gradient optimization method. Signatures of the topological symmetry are captured by measuring correlation functions of different qubit operators with results obtained from the quantum device in reasonable agreement with those obtained from classical computations. The current work demonstrates the viability of noisy quantum simulators as platforms for investigating low-dimensional quantum field theories with direct access to observables that are often difficult to probe in conventional condensed matter experiments.
- Abstract（参考訳）: トポロジカル対称性は、可逆的であり、そうでなければ、場の量子論の研究において基本的な役割を果たす。
弦理論から凝縮物質物理学まで、様々な分野において広く重要視されているが、これらの対称性を物理系に示すモデルの制御された実現は稀である。
工学的な固体デバイスに基づく量子シミュレータは、これらのモデルを実現するための従来の凝縮物質システムに代わる新しい代替手段を提供する。
本研究では、イジング共形場理論の位相対称性に関連する不純物ハミルトニアンおよびループ作用素の固有状態を、IBMのキングストンシミュレータ上で、2次元の時空次元で実現した。
関連する状態は、ハイブリッド量子古典アルゴリズムを用いて量子デバイス上に生成される。
後者は、量子近似最適化アルゴリズムのアンサッツと量子自然勾配最適化法を組み合わせたバリエーションに基づいている。
位相対称性の符号は、量子デバイスから得られる結果と古典計算から得られる結果との相関関数を測定することで得られる。
この研究は、従来の凝縮物質実験においてしばしば探究が困難である観測物に直接アクセスする低次元量子場理論を調査するためのプラットフォームとして、ノイズの多い量子シミュレータの生存可能性を示すものである。
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