論文の概要: Hybrid Analog-Digital Simulation of the Abelian Higgs model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.12391v1
- Date: Thu, 12 Mar 2026 19:10:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-16 17:38:11.735446
- Title: Hybrid Analog-Digital Simulation of the Abelian Higgs model
- Title（参考訳）: アベリアヒッグスモデルのハイブリッドアナログデジタルシミュレーション
- Authors: Muhammad Asaduzzaman, Rayleigh W. Parker, Noah Goss, Ahmed I. Mohamed, Max Neiderbach, Zane Ozzello, Ravi K. Naik, Alexander F. Kemper, Irfan Siddiqi, Yannick Meurice, Machiel S. Blok,
- Abstract要約: 本研究では,(1+1)次元のAbelian Higgsモデルのパルスベースの3レベルハイブリッドアナログデジタルシミュレーションプロトコルを定式化し,実装する。
我々は同じモデルのゲートベース実装を実験的に実現した。
我々の実験は、現在および短期のトランペット・クォートプロセッサ上でのゲージ理論モデルの将来の研究のための有効なプラットフォームを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.245667401588012
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: To investigate gauge theories with near-term quantum computers warrants exploration of nontraditional quantum simulators to find resource-efficient simulation protocols and ultimately access exotic features of different field theories, including unexplored regimes of the QCD phase diagram. In this work, using superconducting transmon qutrit processors, we formulate and implement a pulse-based, three-level, hybrid analog-digital simulation protocol of the (1+1) dimensional Abelian Higgs model (AHM) on two sites. Alongside this approach, we experimentally realize a gate-based implementation of the same model. Using the natural mapping of the three-level truncation of the transmon Hilbert space to the spin-1 truncated AHM, we observe real time dynamics of AHM field observables, which are analogous to electric field operators, with both protocols. For the analog-digital protocol, we engineer a Floquet simulation with a combination of local analog drives, driven modification of the natural interaction Hamiltonian of the two transmons, and dynamical decoupling pulses. For the digital protocol, we use a state-of-the-art qutrit processor to implement a Trotterized simulation of the model incorporating advanced error mitigation techniques. We further discuss the scalability of the two approaches, and their potential to be extended to the simulation of other model Hamiltonians. Our experiments demonstrate a viable platform for future studies of spin-1 and SU(3) based gauge theory models on current and near-term transmon qutrit processors.
- Abstract（参考訳）: 近未来の量子コンピュータによるゲージ理論を調査するために、非古典的な量子シミュレータの探索を保証し、資源効率のよいシミュレーションプロトコルを見つけ、最終的にQCD位相図の未探索規則を含む様々な場理論のエキゾチックな特徴にアクセスする。
本研究では, 超伝導トランスモンクォートプロセッサを用いて, 2つのサイト上での(1+1)次元アベリアヒッグスモデル(AHM)のパルスベースの3レベルハイブリッドアナログデジタルシミュレーションプロトコルを定式化し, 実装する。
このアプローチと並行して,同じモデルのゲートベース実装を実験的に実現した。
トランスモンヒルベルト空間のスピン-1 truncated AHM への3レベル切り込みの自然な写像を用いて、AHM 場観測可能体の実時間ダイナミクスを観察する。
アナログデジタルプロトコルでは,局所的なアナログドライブと2つのトランモンの自然な相互作用ハミルトニアン,動的デカップリングパルスを組み合わせたFloquetシミュレーションを設計した。
ディジタルプロトコルでは、最先端のキュートレットプロセッサを用いて、高度なエラー軽減手法を取り入れたモデルのトロタライズドシミュレーションを実装している。
さらに、この2つのアプローチのスケーラビリティと、他のモデルハミルトニアンのシミュレーションに拡張される可能性について論じる。
本実験は,スピン-1およびSU(3)に基づくゲージ理論モデルについて,現在および短期のトランペット・クォートプロセッサを用いた将来の研究のための有効なプラットフォームを実証するものである。
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