晶格规范理论中动力学量子相变与纠缠层析的量子计算

远离平衡的强耦合规范理论可能展现出独特特征，从而阐明早期宇宙以及强子与离子对撞机的物理。研究实时现象在经典模拟方法中颇具挑战，但却是量子模拟的自然应用。为展示这一前景，我们利用 IonQ Inc. 的俘获离子量子计算机，量子计算了简单晶格规范理论——Schwinger 模型——的非平衡态的非等时关联函数并进行了纠缠层析。作为近期设备的理想目标，该模型中最近预言的[Zache 等人, Phys. Rev. Lett. 122, 050403 (2019)]动力学量子相变通过制备、淬火并以三种方式追踪随后的非平衡动力学得以研究：i) 指示动力学相变的重叠回波，ii) 具有底层拓扑性质的非等时关联函数，以及 iii) 非平衡态的纠缠结构，包括纠缠哈密顿量。这些结果构成了在量子计算机上晶格规范理论中动力学量子相变的首次观测，并是使用量子技术研究核与高能物理中拓扑现象的第一步。