噪声量子模拟器上拓扑对称性的特征

拓扑对称性（可逆的或不可逆的）在量子场论研究中发挥着根本作用。尽管这些对称性在从弦论到凝聚态物理等众多学科中至关重要，但在实际物理系统中实现具有这些对称性的模型却相对稀少。基于工程化固体器件的量子模拟器为实现这些模型提供了一种新颖的替代方案。本文在 IBM 金斯顿模拟器上实现了 Ising 二时空维共形场论相关的杂质哈密顿量和与拓扑对称性相关的环算符的本征态。通过基于量子近似优化算法（QAOA）变体结合量子自然梯度优化方法的混合量子-经典算法，在量子设备上创建了这些状态。通过测量不同量子比特算子的关联函数，我们捕获了拓扑对称性的特征，结果与经典计算的结果在容忍噪声的范围内得到较好一致。本工作表明，噪声量子模拟器可作为探索低维量子场论的可行平台，允许直接访问通常在传统凝聚态实验中难以探测的可观测量。