論文の概要: Quantum simulation of gauge theories on dynamical spacetimes via Floquet-induced matrix models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04040v1
- Date: Sat, 04 Jul 2026 21:58:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.804061
- Title: Quantum simulation of gauge theories on dynamical spacetimes via Floquet-induced matrix models
- Title（参考訳）: フロッケ行列モデルによる時空のゲージ理論の量子シミュレーション
- Abstract要約: Floquetフレームワークは、プログラム可能な量子プラットフォームに直接アクセスできるようにする。
ヤン・ミルズ行列モデルのユークリッド経路積分重み付けは、Haar-random状態のアンサンブル平均忠実度により、結合の先頭順序で再現されることを示す。
このフレームワークは、動的ジオメトリの連続対称性とユニタリ性を保持し、場の量子シミュレーションと時空力学に開放する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum simulations of gauge theories are typically built on spatial lattices, an approach that has enabled major progress at the cost of requiring fixed background geometries and obscuring the treatment of curved and dynamical spacetimes. Large-$N$ matrix models offer an alternative, encoding spacetime geometry and gauge fields in the commutation structure of a set of Hermitian matrices, with the classical continuum emerging smoothly at large matrix dimensions. Here we introduce a Floquet framework that makes these models directly accessible to programmable quantum platforms. We show that Euclidean path integral weights of a Yang-Mills matrix models are reproduced, at leading order in the coupling, by the ensemble-averaged fidelities of Haar-random states evolved under periodic sequences of matrix operators. The observables for the simulated matrix model can then be accessed through established randomized benchmarking protocols in terms of the Loschmidt echo. The encoding requires exponentially fewer qubits than canonically quantized approaches. Numerically, we validate the fidelity-weight correspondence, demonstrate parallelized quantum circuits that sample the path-integral measure, and identify the deconfinement transition of an $SU(2)$ gauge field on both flat and expanding cosmological backgrounds. By avoiding a fixed spacetime lattice, the framework preserves continuous symmetries and unitarity on dynamical geometries, opening quantum simulation to field and spacetime dynamics beyond the reach of conventional lattice methods.
- Abstract（参考訳）: ゲージ理論の量子シミュレーションは一般に空間格子上に構築されるが、これは固定された背景測地を必要とし、曲線と動的時空の処理を妨害するコストで大きな進歩をもたらしたアプローチである。
大$N$行列モデルは、エルミート行列の集合の可換構造における時空幾何学とゲージ場を符号化する代替手段を提供し、古典的連続体は大きな行列次元で滑らかに現れる。
ここでは、これらのモデルをプログラム可能な量子プラットフォームに直接アクセスできるようにするFloquetフレームワークを紹介する。
ヤン・ミルズ行列モデルのユークリッド経路積分重みは、行列作用素の周期列の下で進化したハールランダム状態のアンサンブル平均忠実度により、結合の先頭順序で再現されることを示す。
シミュレーション行列モデルのオブザーバブルは、Loschmidtエコーの観点から確立されたランダム化ベンチマークプロトコルを通してアクセスすることができる。
符号化は、正準量子化アプローチよりも指数的に少ない量子ビットを必要とする。
数値的には、忠実度重み対応を検証し、パス積分測度をサンプリングする並列化量子回路を実証し、平面および膨張する宇宙背景のSU(2)$ゲージ場の分解遷移を同定する。
固定時空格子を避けることにより、このフレームワークは動的ジオメトリーの連続対称性とユニタリ性を保持し、量子シミュレーションを従来の格子法の範囲を超えてフィールドと時空のダイナミクスに開放する。
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