在混合比特-振荡器量子计算机上实时观测ℤ₂晶格规范理论中的阿哈罗诺夫-玻姆干涉

晶格规范场理论(LGT)的量子模拟通过同时包含动力学物质场与规范场的耦合,为研究超越经典计算能力的强关联问题提供了新途径。然而,规范不变性编码与实时演化的实验实现仍具挑战性。该研究团队利用混合量子比特-声子阱离子量子设备,实现了ℤ2规范场理论的资源高效编码方案——其中量子比特表征规范场,而振动模式天然编码玻色物质场。该架构通过合成维度构建高维晶格几何,并融合数字与模拟量子技术实现了初态制备、规范不变实时演化及可观测量测量。实验团队在ℤ2链模型中观测到满足高斯定律的动力学行为,并将其拓展至环状几何结构,为高维晶格规范场研究迈出关键第一步。在此准二维体系中,研究人员首次观察到由动态规范场编码磁通量引发的阿哈罗诺夫-玻姆干涉,揭示了电荷与磁通间的量子关联。该成果为玻色规范场理论的可扩展量子模拟绘制了可行路径,并为实现高维奇异晶格规范场制定了技术路线图。

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