观测到噪声量子处理器上鲁棒且连贯的非阿贝尔强子动力学

强相互作用物质的实时演化仍然是基础物理的前沿课题,因为经典模拟方法受限于希尔伯特空间的指数级膨胀以及张量网络中由量子纠缠引发的计算瓶颈。该研究利用IBM公司156量子比特的超导处理器,在(1+1)维SU(2)格点规范理论框架下实现了强子动力学的量子模拟。通过采用硬件高效的“环-弦-强子”(LSH)编码方案,该团队在60个格点的弱耦合区域模拟了物理自由度的动力学演化,这是向连续极限逼近的关键一步。研究人员成功观测到了禁闭介子的光锥传播现象,以及反映早期强子呼吸模式的内禀振荡特征。值得注意的是,这些高保真度结果是通过差分测量协议结合测量误差缓解技术直接从量子数据中获取的,为即使在噪声硬件上开展大规模模拟提供了可行路径。为验证结果可靠性,该工作将量子算法及处理器输出结果与基于张量网络方法和泡利传播法的两种先进经典近似算法进行了基准测试。定量比较表明:当系统趋近弱耦合或连续极限时,量子处理器保持稳定的结构鲁棒性,而经典张量网络和泡利传播法会因算法近似处理产生指数级复杂度爆发或对称性破缺现象。这些成果为在近期量子硬件上模拟非阿贝尔动力学建立了可扩展路径,标志着高能物理领域实现实用量子优势的关键突破。

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提交arXiv: 2026-02-20 09:09

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