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量子计算机上格点规范理论的动态诱导

量子物理 2026-08-03 v1 量子气体 高能物理 - 格点
作者: Barbara Andrade , Declan Millar , Lewis Anderson , Vincent R. Pascuzzi , Maciej Lewenstein , Ivano Tavernelli , Jad C. Halimeh , Tobias Grass
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摘要

规范不变性是现代物理学的核心，并支撑着格点规范理论（LGT）的量子模拟。现有的量子模拟方法利用高斯定律，要么在模拟平台上能量学地抑制规范破坏过程，要么在数字设备上检测并丢弃规范破坏的结果。在这里，我们引入了第三种范式，其中高斯定律被用来从一个本质上更简单的哈密顿量动态生成规范理论本身。从一个易于编程的三体XXX模型出发，我们采用实验上高效的单量子比特U(1)规范对称性生成器项来诱导U(1) LGT的动力学。我们使用156量子比特IBM量子处理器上的101个量子比特实现了这种方法，并观察到与目标LGT定量一致的真实时间动力学，同时与直接实现相比，每个Trotter步的纠缠门深度减少了五倍。我们的结果确立了规范保护作为哈密顿量工程的一种资源，而不仅仅是对称性保持，为在更高空间维度上日益复杂的规范理论的数字量子模拟开辟了一条可扩展的资源高效路径。

关键词

格点规范理论 量子模拟 高斯定律 哈密顿量工程 IBM量子处理器 U(1)对称性

引用

@article{arxiv.2608.02756,
  title  = {Dynamic Induction of Lattice Gauge Theories on a Quantum Computer},
  author = {Barbara Andrade and Declan Millar and Lewis Anderson and Vincent R. Pascuzzi and Maciej Lewenstein and Ivano Tavernelli and Jad C. Halimeh and Tobias Grass},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2608.02756},
  year   = {2026}
}

备注

6+3 pages, 4 figures, 2 tables