非阿贝尔规范理论中能量损失与强子化量子模拟的框架:1+1维SU(2)格点规范理论

能量损失和强子化的模拟对于理解非平衡态强相互作用物质中的一系列现象至关重要。该研究团队建立了一个在量子计算机上执行此类模拟的框架,并将其应用于重夸克穿越中等尺寸1+1维SU(2)轻夸克格点的运动。该工作发展了非阿贝尔理论与阿贝尔理论模拟相关的概念性进展,使得能够计算轻夸克能量演化、其局部非阿贝尔电荷密度及其多体纠缠态。非阿贝尔电荷算符在任意态上的非平凡作用表明,应将重夸克与轻夸克共同映射到量子比特上,并将重夸克运动限制在空间格点间的离散步长内。此外,重夸克与轻夸克间的色纠缠最简实现方式是采用强子算符,而域分解法在量子态制备中被证明是有效的。该团队采用可扩展的量子电路来处理格点间非阿贝尔电荷扇区的异质性,从而在重夸克存在的情况下制备出相互作用的基态波函数。重夸克在相邻空间格点间的离散运动通过费米子SWAP操作实现。研究人员在IBM的ibm_pittsburgh量子计算机上使用18个量子比特对L=3格点系统进行了动力学模拟,其中态制备、运动及二阶Trotter时间演化步骤的电路在转译后具有398的双量子比特深度。通过采用一套误差缓解技术从模拟中提取可观测量,获得的结果与经典模拟高度吻合。本文提出的框架可直接推广至其他非阿贝尔群,包括量子色动力学中的SU(3)群。
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提交arXiv: 2025-12-04 19:31

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