基于囚禁离子的(1+1)维晶格QED模拟量子模拟

量子模拟晶格规范理论的前景为理解物质的基本形式开辟了令人兴奋的可能性。在此，我们表明，当同时利用内部赝自旋和外部声子振动时，囚禁离子代表了这一背景下一个有前景的平台。我们用两个互补的方案来说明模拟(1+1)时空维度下晶格正则化量子电动力学(quantum electrodynamics, QED)的思想。第一种方案用具有高占据数的局域振动替代规范场。通过数值有限尺寸标度，我们证明该模型以受控方式恢复了Wilson晶格规范理论。其实现可扩展至微陷阱阵列中的数十个离子。第二种方案用自旋1/2表示规范场，从而模拟量子链接模型。正如我们所示，这使得费米子物质可被玻色自由度替代，允许在线性Paul陷阱中进行小规模实现。两种方案工作的能量尺度均显著大于实验中典型的退相干速率，从而能够研究诸如弦断裂、Coleman量子相变和假真空衰变等现象。所提出的模拟量子模拟方案的基本思想也可适用于其他平台，如超导量子比特(superconducting qubits)。