論文の概要: Non-Abelian String-Breaking Dynamics on a Qudit Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.05841v1
• Date: Thu, 07 May 2026 08:16:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-08 22:27:11.621158
• Title: Non-Abelian String-Breaking Dynamics on a Qudit Quantum Computer
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける非アベリア弦-ブレーキングダイナミクス
• Authors: Manuel John, Keshav Pareek, Peter Tirler, Tim Gollerthan, Michael Meth, Lukas Gerster, Peter Zoller, Daniel González-Cuadra, Torsten V. Zache, Martin Ringbauer,
• Abstract要約: 純SU($2$)格子ゲージ理論における真の非アーベル弦破れ力学の最初の量子シミュレーションを報告する。 この結果は、ネイティブなクディット・ヒルベルト空間を用いて、閉じ込められたイオン量子コンピュータ上で、トランキャットされたゲージ場を符号化する。 我々の研究は、高エネルギー物理学に関連する非摂動力学にアクセスするための有望な経路として、ハードウェア効率、問題調整型キューディットシミュレーションを確立している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Gauge theories form the foundation of the Standard Model of particle physics. These theories can exhibit confinement, where charged particles only occur in bound states, connected by flux strings whose energy grows linearly with separation. Simulating the real-time dynamics of such strings, including their breaking, remains a major challenge for classical computations and a promising target for quantum simulations. While recent quantum simulation experiments explored string-breaking dynamics in abelian lattice gauge theories, non-abelian theories are qualitatively distinct because gauge fields themselves carry charge. Here, we report the first quantum simulation of genuine non-abelian string-breaking dynamics in a pure SU($2$) lattice gauge theory, where gauge-field self-interactions drive string breaking even in the absence of dynamical matter. Our results are obtained on a trapped-ion quantum computer, using native qudit Hilbert spaces to encode truncated gauge fields on a ladder geometry and implement digital Trotter dynamics. We experimentally study unbreakable and breakable strings generated by fundamental and adjoint static charges, respectively. We locally resolve string oscillations and coherent string breaking through the creation of gluonic excitations driven by non-abelian plaquette interactions. Our work establishes hardware-efficient, problem-tailored qudit simulations as a promising route for accessing non-perturbative dynamics relevant to high-energy physics.
• Abstract（参考訳）: ゲージ理論は粒子物理学の標準モデルの基礎を形成する。 これらの理論は、荷電粒子が境界状態でのみ発生し、分離とともにエネルギーが線形に成長するフラックス弦によって接続される閉じ込めを示すことができる。 これらの弦の破壊を含むリアルタイム力学のシミュレーションは、古典的な計算では大きな課題であり、量子シミュレーションでは有望な目標である。 最近の量子シミュレーション実験では、アーベル格子ゲージ理論の弦破れ力学が研究されているが、ゲージ場自体が電荷を持つため、非アーベル理論は質的に異なる。 ここでは、純SU($2$)格子ゲージ理論における真の非アーベル弦破れ力学の最初の量子シミュレーションを報告する。 この結果は、ネイティブなクディット・ヒルベルト空間を用いて、ラダー幾何学上のトランカットゲージ場を符号化し、デジタルトロッターダイナミクスを実装することにより、捕捉されたイオン量子コンピュータ上で得られる。 本研究では, 基本電荷と随伴電荷によって生じる破壊不能弦と破壊不能弦について実験的に検討した。 弦振動とコヒーレント弦破壊を非アーベルプラケット相互作用によって引き起こされるグルーオン励起の生成によって局所的に解決する。 我々の研究は、高エネルギー物理学に関連する非摂動力学にアクセスするための有望な経路として、ハードウェア効率、問題調整型キューディットシミュレーションを確立している。

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