論文の概要: Analog quantum simulation of $φ^4$ field theory with a superconducting transmission line

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.11071v1
• Date: Thu, 08 Oct 2026 01:30:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-10 02:36:53.725067
• Title: Analog quantum simulation of $φ^4$ field theory with a superconducting transmission line
• Title（参考訳）: 超伝導伝送線路を用いた$φ^4$場の理論のアナログ量子シミュレーション
• Abstract要約: 我々は4ドルの場の理論のアナログ量子シミュレーションのための超伝導伝送線路を提案する。 回路パラメータのチューニングは、2つの異なる状態へのアクセスを提供する。 両衝突実験のための状態準備および測定プロトコルについて述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Understanding the dynamics of interacting quantum fields remains a fundamental challenge. We propose a superconducting transmission line for analog quantum simulation of $(1+1)$-dimensional $φ^4$ field theory. The transmission line comprises fluxonium-like circuit elements whose continuous and unbounded phase variables encode a scalar field without Hilbert-space truncation. Their anharmonic potentials provide strong interactions. Tuning the circuit parameters provides access to two distinct regimes. In the first, the transmission line emulates $φ^4$ field theory with a single-well potential. We confirm this correspondence through lattice Monte Carlo calculations of the low-energy spectra of both the circuit and lattice $φ^4$ theory. This regime enables scattering experiments between counter-propagating particle wave packets. The second parameter set yields a double-well potential that emulates $φ^4$ theory in the symmetry-broken phase and hosts degenerate vacua. Interfaces between the two vacua form topological kinks, and the transmission line can simulate kink-antikink collisions. We present state preparation and measurement protocols for both collision experiments, enabling spatially resolved, real-time studies of particle and soliton scattering in an interacting quantum field theory.
• Abstract（参考訳）: 相互作用する量子場の力学を理解することは、依然として根本的な課題である。 1+1)$-dimensional $φ^4$ field theory のアナログ量子シミュレーションのための超伝導伝送線路を提案する。 透過線は、ヒルベルト空間切り離すことなくスカラーフィールドを符号化する連続および非有界位相変数を有するフラキソニウム様回路素子からなる。 彼らの無調波ポテンシャルは強い相互作用をもたらす。 回路パラメータのチューニングは、2つの異なる状態へのアクセスを提供する。 第一に、伝送線は単井戸ポテンシャルを持つ$φ^4$場の理論をエミュレートする。 我々は、格子モンテカルロ計算により、回路と格子の低エネルギースペクトルを$φ^4$理論で確認する。 この状態は、反伝播粒子波パケット間の散乱実験を可能にする。 第2のパラメータ集合は、対称性破壊相における$φ^4$理論をエミュレートし、退化した真空をホストする二重井戸ポテンシャルを与える。 2つの真空の界面はトポロジカル・キンクを形成し、伝達線はキンク・アンチキンク衝突をシミュレートすることができる。 本稿では, 相互作用量子場理論における粒子散乱とソリトン散乱の空間分解, リアルタイムな研究を可能にする, 両衝突実験のための状態準備および測定プロトコルを提案する。

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