利用准一维量子比特阵列模拟 Schwinger 模型动力学

Schwinger 模型的实时动力学提供了夸克禁闭的非平衡有效描述，通常用于对粒子物理事件生成器中的强子化过程进行建模。此类非微扰过程的从头计算模拟远远超出现有计算工具的能力范围，至今仍是量子模拟器面临的一项突出难题。在这项工作中，我们开发了一种在合成量子自旋晶格（如中性原子或超导量子比特阵列）上运行 Schwinger 模型动力学的一般策略。我们的构造将模型的受限费米子和玻色子自由度编码为磁界面的几何形状。我们证明，全局磁场图案可以驱动界面的相干量子动力学，该动力学等价于晶格 Schwinger 哈密顿量。我们严格证明，在连续场论极限下，以精度 $\epsilon$ 模拟实时波包碰撞和弦碎裂过程所需的最优阵列，是一个长度和宽度分别为 $\epsilon^{-1}$ 的多项式和多重对数的准一维带状结构。最后，我们讨论了使用最先进的双物种 Rydberg 原子阵列的具体优势实现。这项工作为近期量子模拟器解决与粒子物理直接相关的问题开辟了道路。