近-term量子模拟器上的二维 $\mathbb{Z}_2$ 格点规范理论：变分量子优化、禁闭与拓扑序
量子物理
2022-07-06 v2 高能物理 - 格点
摘要
我们提出了一种在浅层量子电路上实现二维 格点规范理论模型的方法，其涉及的单量子比特和双量子比特门数量与当前及近未来技术所能实现的相当。我们在小格点上用变分量子算法对基态制备进行了数值分析，该算法仅需少量参数即可达到高保真度，并可在更大系统上高效扩展。尽管我们所考虑的格点尺寸较小，但通过测量 Wilson 圈算符或拓扑熵的期望值，仍可探测到禁闭与去禁闭区域之间的相变。此外，若采用周期性边界条件，同一最优解可在全部四个不同拓扑扇区之间迁移使用，而无需对变分参数作进一步优化。我们的工作表明，变分量子算法为日益丰富的格点规范理论数字模拟工具箱提供了一种有用的技术。
引用
@article{arxiv.2112.11787,
title = {Two-dimensional $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theory on a near-term quantum simulator: variational quantum optimization, confinement, and topological order},
author = {Luca Lumia and Pietro Torta and Glen B. Mbeng and Giuseppe E. Santoro and Elisa Ercolessi and Michele Burrello and Matteo M. Wauters},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.11787},
year = {2022}
}
备注
22 pages, 19 figures