(2+1)维规范理论的实时动力学:超导量子模拟器上的弦特性

理解规范理论中的约束机制以及规范通量管有效弦状描述的普遍性,仍是现代物理学面临的重大挑战。研究团队在(2+1)维规范理论的数字量子模拟中,利用拥有144个量子比特的超导量子处理器(量子电路深度达192个双量子比特层),通过动态物质探测了弦的运动模式。通过优化嵌入重六边形超导量子比特架构,该工作实现了Z2希格斯模型(Z2HM),将物质场和规范场分别直接映射到顶点和连接的超导量子比特上。 借助局域规范对称性的结构,研究人员实施了一套完整的误差抑制、缓解和校正策略,实现了对连接动态电荷的电场弦的实时观测与操控。研究结果揭示了弦末端纵向振荡与横向弯曲的动态层次结构——这些现象是强子化过程和介子旋转谱的前兆。该团队进一步探索了多弦过程,观测到弦的断裂与重组。实验设计支持每个电路进行30万次测量采样(每个时间步总计60万次),从而获得高保真统计数据。 通过采用基更新和伽辽金方法进行大规模张量网络模拟,该研究预测了大规模实时动力学过程,并验证了具备误差感知能力的协议。这项工作标志着通过超导量子模拟探索非微扰规范动力学的重要里程碑,同时阐明了约束弦的实时行为特征。

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