論文の概要: Majorana string simulation of nonequilibrium dynamics in two-dimensional lattice fermion systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.02809v1
• Date: Tue, 04 Nov 2025 18:30:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-05 18:47:06.14866
• Title: Majorana string simulation of nonequilibrium dynamics in two-dimensional lattice fermion systems
• Title（参考訳）: 二次元格子フェルミオン系における非平衡ダイナミクスのマヨラナ弦シミュレーション
• Authors: Matteo D'Anna, Jannes Nys, Juan Carrasquilla,
• Abstract要約: 本稿では,マヨラナストリングベースで表現された可観測物をトランケーション方式で伝搬するハイゼンベルク・ピクチャーアルゴリズムを提案する。 我々はFermi-Hubbardクエンチを1次元および2次元でベンチマークする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8739101659113157
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The study of real-time dynamics of fermions remains one of the last frontiers beyond the reach of classical simulations and is key to our understanding of quantum behavior in chemistry and materials, with implications for quantum technology. Here we introduce a Heisenberg-picture algorithm that propagates observables expressed in a Majorana-string basis using a truncation scheme that preserves Trotter accuracy and aims at maintaining computational efficiency. The framework is exact for quadratic Hamiltonians--remaining restricted to a fixed low-weight sector determined by the physical observable--admits variational initial states, and can be extended to interacting regimes via systematically controlled truncations. We benchmark our approach on one- and two-dimensional Fermi-Hubbard quenches, comparing against tensor network methods (MPS and fPEPS) and recent experimental data. The method achieves high accuracy on timescales comparable to state-of-the-art variational techniques and experiments, demonstrating that controlled Majorana-string truncation is a practical tool for simulating two-dimensional fermionic dynamics.
• Abstract（参考訳）: フェルミオンのリアルタイムダイナミクスの研究は、古典的なシミュレーションの範囲を超えた最後のフロンティアの1つであり、量子技術に影響を及ぼす化学や材料における量子の振る舞いを理解するための鍵である。 ここでは、トロッターの精度を保ち、計算効率の維持を目的としたトランケーションスキームを用いて、マヨラナ弦で表現された可観測物を伝播するハイゼンベルク画像アルゴリズムを提案する。 この枠組みは2次ハミルトン派にぴったりで、物理的観測可能量によって決定される固定された低ウェイトセクターに制限され、変分初期状態を許容し、体系的に制御されたトランケーションを通じて相互作用する体制にまで拡張することができる。 我々は,1次元および2次元のFermi-Hubbardクエンチをベンチマークし,テンソルネットワーク法(MPS,fPEPS)と最近の実験データとの比較を行った。 この手法は,2次元フェルミオン動力学をシミュレーションするための実用的ツールであるマヨラナストリングトランケーションを制御できることを実証し,最先端の変分法や実験に匹敵する時間スケールで高い精度を実現する。

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