論文の概要: Compact U(1) Lattice Gauge Theory in Superconducting Circuits with Infinite-Dimensional Local Hilbert Spaces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.23150v1
• Date: Fri, 30 Jan 2026 16:34:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-02 18:28:15.560732
• Title: Compact U(1) Lattice Gauge Theory in Superconducting Circuits with Infinite-Dimensional Local Hilbert Spaces
• Title（参考訳）: 有限次元局所ヒルベルト空間を持つ超伝導回路におけるコンパクトU(1)格子ゲージ理論
• Authors: J. M. Alcaine-Cuervo, S. Pradhan, E. Rico, Z. Shi, C. M. Wilson,
• Abstract要約: ガウスの法則は、補助的な安定化器、ペナルティ項、ヒルベルト空間の切り離しなしで、局所電荷の保存から正確に現れる。 最小のゲージ・マッター結合はジョセフソンの非線形性から顕微鏡的に生じる。 数値対角化は、コンパクトな電磁力学とコヒーレント渦励起の出現を確認する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1631115063641726
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a superconducting-circuit architecture that realizes a compact U(1) lattice gauge theory using the intrinsic infinite-dimensional Hilbert space of phase and charge variables. The gauge and matter fields are encoded directly in the degrees of freedom of the rotor variables associated with the circuit nodes, and Gauss's law emerges exactly from the conservation of local charge, without auxiliary stabilizers, penalty terms, or Hilbert-space truncation. A minimal gauge-matter coupling arises microscopically from Josephson nonlinearities, whereas the magnetic plaquette interaction is generated perturbatively via virtual matter excitations. Numerical diagonalization confirms the emergence of compact electrodynamics and coherent vortex excitations, underscoring the need for large local Hilbert spaces in the continuum regime. The required circuit parameters are within the current experimental capabilities. Our results establish superconducting circuits as a scalable, continuous-variable platform for analog quantum simulation of non-perturbative gauge dynamics.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 位相および電荷変数の固有無限次元ヒルベルト空間を用いて, コンパクトなU(1)格子ゲージ理論を実現する超伝導回路アーキテクチャを提案する。 ゲージと物質場は、回路ノードに関連するローター変数の自由度で直接符号化され、ガウスの法則は、補助安定化器、ペナルティ項、ヒルベルト空間の切り離しなしに、局所電荷の保存から正確に現れる。 最小のゲージ・マッター結合はジョセフソンの非線形性から顕微鏡的に生じるが、磁気プラケット相互作用は仮想物質励起によって摂動的に生成される。 数値対角化はコンパクトな電磁力学とコヒーレント渦励起の出現を確認し、連続体状態における大きな局所ヒルベルト空間の必要性を裏付ける。 必要な回路パラメータは、現在の実験能力内にある。 本研究では, 超伝導回路を非摂動ゲージ力学のアナログ量子シミュレーションのためのスケーラブルで連続可変なプラットフォームとして確立した。

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