数字量子模拟器中的U(1) Wilson格点规范理论
量子物理
2017-11-22 v1 高能物理 - 格点
高能物理 - 理论
摘要
格点规范理论描述了自然界中的基本现象，但在经典计算机上计算其实时动力学是出了名的困难。在最近的一篇出版物[Nature 534, 516 (2016)]中，我们提出并实验演示了范式Schwinger模型的数字化量子模拟，该模型是一个描述费米子物质与规范玻色子之间相互作用的U(1)-Wilson格点规范理论。在此，我们提供该协议性能与潜力的详细理论分析。我们的策略基于解析积分掉规范玻色子，这保持精确规范不变性但导致物质场之间复杂的长程相互作用。离子阱平台天然适合实现这些相互作用，允许对该模型进行高效量子模拟，其门操作数目仅随系统尺寸多项式缩放。利用数值模拟，我们说明在更大的实验系统中可观测到相关现象，例如量子淬火后粒子-反粒子对的产生。我们从理论上研究了该方案对一般误差源的鲁棒性，并表明近未来实验可达到有限尺寸效应不显著的区域。我们还讨论了量子模拟该理论连续极限的挑战。利用我们的方案，格点规范理论的基本现象可使用包括纠缠熵和真空持久振幅在内的一系列实验可观测变量来探测。
引用
@article{arxiv.1612.08653,
title = {U(1) Wilson lattice gauge theories in digital quantum simulators},
author = {Christine Muschik and Markus Heyl and Esteban Martinez and Thomas Monz and Philipp Schindler and Berit Vogell and Marcello Dalmonte and Philipp Hauke and Rainer Blatt and Peter Zoller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1612.08653},
year = {2017}
}