論文の概要: Photonic Analog Quantum Simulation of (1+1)-Dimensional $U(1)$ Lattice Gauge Theory with Dynamical Matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.02756v1
- Date: Mon, 01 Jun 2026 18:22:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-03 22:00:04.537955
- Title: Photonic Analog Quantum Simulation of (1+1)-Dimensional $U(1)$ Lattice Gauge Theory with Dynamical Matter
- Title（参考訳）: 1+1)次元$U(1)$格子ゲージ理論のフォトニックアナログ量子シミュレーション
- Authors: Nathan R. Gonzalez, Thea Budde, Klemen Kersic, Zia Steele, Alex H. Rubin, Joao C. Pinto Barros, Marina Radulaski, Marina Krstic Marinkovic,
- Abstract要約: 本稿では, 動的物質を用いた$U(1)$ Lattice Gauge Theory (LGT) のアナログ量子シミュレーションのためのフォトニックスキームを提案する。
本稿では,JCHモデルのリアルタイム進化が,量子リンクモデルの進化を正確に再現していることを示す。
これは、高次元の物質を持つ格子ゲージ理論のリアルタイム力学を理解するための新しい経路を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a photonic scheme for analog quantum simulation of a $U(1)$ Lattice Gauge Theory (LGT) with dynamical matter based on the Jaynes-Cummings-Hubbard (JCH) model. Here, an array of interacting cavities in the strong-coupling regime of cavity Quantum Electrodynamics is mapped onto the alternating matter and gauge-field sites of the spin-1/2 Quantum Link Model. In contrast to other analog LGT quantum simulation methods, our approach implements the desired gauge-invariant dynamics through the hopping of polaritonic excitations among the array sites. The hopping is mapped to the gauge theory via precise tuning of polaritonic resonances in individual cavities. Using exact diagonalization, we show that the real-time evolution of the JCH model accurately replicates that of a Quantum Link Model. Finally, we discuss feasible routes to the beyond-classical simulation capability with scalable implementations in photonic and superconducting systems. This provides a novel route towards understanding the real-time dynamics of lattice gauge theories with matter in higher dimensions.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,Jynes-Cummings-Hubbard(JCH)モデルに基づく動的物質を用いた$U(1)$ Lattice Gauge Theory(LGT)のアナログ量子シミュレーションのためのフォトニックスキームを提案する。
ここでは、空洞量子力学の強い結合状態における相互作用する空洞の配列をスピン-1/2量子リンクモデルの交互物質とゲージ場にマッピングする。
他のアナログLGT量子シミュレーション法とは対照的に、本手法では、アレイサイト間の分極励起のホッピングにより、所望のゲージ不変ダイナミクスを実装している。
ホッピングは個々のキャビティにおける極性共鳴の正確なチューニングによってゲージ理論にマッピングされる。
正確な対角化を用いて、JCHモデルのリアルタイム進化は量子リンクモデルのそれを正確に再現することを示す。
最後に、フォトニックおよび超伝導系におけるスケーラブルな実装による古典的超越シミュレーション能力の実現可能性について論じる。
これは、高次元の物質を持つ格子ゲージ理論のリアルタイム力学を理解するための新しい経路を提供する。
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