稳定规范理论量子模拟器以抵御 $1/f$ 噪声

这项工作探讨了量子模拟在持续进行的“第二次”量子革命中的应用，该革命利用各种合成量子物质平台，如光学晶格中的超冷原子、Rydberg原子和超导量子比特，以高精度和可控性实现奇异的凝聚态物质与粒子物理现象。规范理论在现代量子模拟器中备受关注，因为它们在低能量台式设备上提供了探测高能物理的新途径。然而，要在量子模拟器上准确模拟规范理论现象，稳定潜在的规范对称性至关重要。通过本论文，我们证明了一种最近开发的、基于线性规范保护的实验可行方案——最初旨在防止相干规范破缺误差——也可以用来抑制各种量子模拟平台中突出的由 $1/f^{\beta}$ 噪声引起的非相干误差。引入了Bloch-Redfield形式论，以在给定环境噪声功率谱的情况下，对由这些非相干误差引起的规范破坏进行建模。文中展示了线性规范保护在稳定量子模拟器中规范理论显著特征方面的有效性，如规范不变性，以及针对 $1/f^{\beta}$ 噪声源的奇异远离平衡现象（重点关注无序局域化）和量子多体伤痕。这些结果可直接应用于现代模拟量子模拟器和数字NISQ设备，为格点规范理论量子模拟领域的进一步发展铺平了道路。