論文の概要: Encoding Compact U(1) Gauge Fields in Bosonic Modes with GKP Stabilization

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.00167v1
• Date: Mon, 31 Aug 2026 18:01:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-02 16:31:35.923726
• Title: Encoding Compact U(1) Gauge Fields in Bosonic Modes with GKP Stabilization
• Title（参考訳）: GKP安定化によるボソニックモードにおけるコンパクトU(1)ゲージ場の符号化
• Abstract要約: ボゾン量子ハードウェアとコンパクト格子ゲージ理論のギャップを埋める。 1対1の符号化は無限のスクイージングの極限において完全となる。 1-プラケットの例は、正確なコンパクトロータのダイナミクスを再現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Compact lattice gauge theories are formulated in terms of angular variables and integer electric fluxes, while bosonic quantum hardware provides oscillator modes with continuous, unbounded quadratures. We bridge this gap with a one-to-one encoding. After Gauss's law is solved, each remaining gauge degree of freedom is carried by a single oscillator mode, with its interactions built from trigonometric gates, and a Gottesman--Kitaev--Preskill (GKP)-type stabilizer provides the compactness that the hardware does not. The encoding becomes exact in the limit of infinite squeezing, and at finite squeezing, the leading imperfections act as small, computable shifts of physical observables rather than uncontrolled leakage. We apply the construction to compact QED$_3$ and derive the error budget at finite squeezing, characterizing the leading errors in closed form, and showing that they can be corrected, subtracted, or extrapolated away. We construct syndrome-extraction protocols that detect and remove the displacement component of photon loss, delimit the noise it does not reach, compare two choices of dynamical variables, and collect the scaling of mode count, gate count, and measurement cost. A one-plaquette example reproduces the exact compact-rotor dynamics, and real-time spectroscopy with controlled extrapolations recovers the exponentially small energy splitting between charge sectors, the seed of the monopole physics of the theory, at the percent level against its exact value.
• Abstract（参考訳）: コンパクト格子ゲージ理論は角変数と整数電気フラックスの観点で定式化され、ボゾン量子ハードウェアは連続的、非有界な二次構造を持つ発振器モードを提供する。 このギャップを1対1のエンコーディングで埋めます。 ガウスの法則が解かれた後、残りの各ゲージ自由度は、三角ゲートから構築された相互作用を持つ単一発振器モードで運ばれ、ゴッテマン-キタエフ-プレスキル(GKP)型安定化器は、ハードウェアが持たないコンパクト性を提供する。 符号化は無限のスクイージングの極限において正確となり、有限のスクイージングでは、主要な不完全性は、制御不能なリークではなく、計算可能な物理的可観測物の小さなシフトとして振る舞う。 構成をコンパクト QED$_3$ に適用し、有限のスクイーズで誤差予算を導出し、先頭の誤差を閉じた形で特徴づけ、修正、減算、外挿できることを示す。 我々は、光子損失の変位成分を検出し、除去するシンドローム抽出プロトコルを構築し、到達しないノイズを除去し、動的変数の2つの選択を比較し、モード数、ゲート数、測定コストのスケーリングを収集する。 ワン・プラケットの例では、正確なコンパクトロータ力学を再現し、制御外挿によるリアルタイム分光は、理論の単極子物理学の種である電荷セクター間の指数的に小さなエネルギー分割を、その正確な値に対してパーセントレベルで回復する。

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