論文の概要: Quantum simulation of lattice gauge theories coupled to fermionic matter via anyonic regularization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.15820v1
• Date: Mon, 16 Mar 2026 18:51:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-18 17:42:06.952353
• Title: Quantum simulation of lattice gauge theories coupled to fermionic matter via anyonic regularization
• Title（参考訳）: 正則化によるフェルミオン物質に結合した格子ゲージ理論の量子シミュレーション
• Authors: Mason L. Rhodes, Shivesh Pathak, Riley W. Chien,
• Abstract要約: 無限次元自由度の最適正則化は、量子コンピュータ上の格子ゲージ理論のトラクタブルシミュレーションにおける中心的な開問題である。 ゲージ群 $G$ を、関連するチャーン・サイモンズ理論のウィルソン線に対応する対象を持つブレイド融合圏に置き換えることで、ゲージ場を正則化することを考える。 我々は、これらの正規化された$U(1)$と$SU(2)$のゲージ群を融合曲面モデルの枠組みを用いてフェルミオン性物質に結合する方法を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The optimal regularization of infinite-dimensional degrees of freedom is a central open problem in the tractable simulation of lattice gauge theories on quantum computers. Here, we consider regularizing the gauge field by replacing the gauge group $G$ with a braided fusion category whose objects correspond to Wilson lines of the associated Chern-Simons theory $G_k$, with the level $k$ serving as the regularization parameter. We demonstrate how to couple these regularized $U(1)$ and $SU(2)$ gauge groups to fermionic matter using the framework of fusion surface models, which treats matter and gauge field excitations as interacting anyons. We then address the simulation of the Hamiltonians we construct on fault-tolerant quantum computers, providing explicit quantum circuit constructions for implementing the primitive gates in this model, namely, the $F$ and $R$ symbols of the $U(1)_k$ and $SU(2)_k$ anyon theories, which may be of independent interest.
• Abstract（参考訳）: 無限次元自由度の最適正則化は、量子コンピュータ上の格子ゲージ理論のトラクタブルシミュレーションにおける中心的な開問題である。 ここでは、ゲージ群 $G$ を、関連するチャーン・サイモンズ理論のウィルソン線に対応する対象を、正規化パラメータとしてレベル $k$ とすることで、ゲージ場を正則化することを検討する。 我々は、これらの正規化された$U(1)$と$SU(2)$のゲージ群を融合曲面モデルの枠組みを用いてフェルミオン性物質に結合する方法を実証する。 次に、フォールトトレラント量子コンピュータ上に構築するハミルトニアンのシミュレーションに対処し、このモデルにプリミティブゲートを実装するための明示的な量子回路構成を提供する。

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