电荷单重态测量工具箱

对称性是从广义相对论的时空结构到量子场论中粒子相互作用等不同尺度物理定律的基础。由规范理论描述的局域对称性,是理解超导电性、拓扑物态以及粒子物理标准模型等现象的核心。利用张量网络态或量子计算机的新型模拟技术,为探索这些规范理论物理提供了令人振奋的新途径,但需要谨慎实现规范对称性与电荷中性约束。这对于非阿贝尔规范理论(如描述夸克与胶子强相互作用的量子色动力学)尤为困难。该研究团队在近期论文(arXiv:2501.00579)中提出量子模拟的“电荷单态测量”方法——采用基于群表示论的投影技术,首次在量子计算机上探测了(1+1)维量子色动力学的相图。本文更系统地阐明了如何将电荷单态测量作为通用工具,应用于离散与连续规范理论的经典与量子模拟。该工作将电荷单态测量的应用范围从中性电荷(电荷单态)子空间的态制备,拓展至对称性保护的时间演化电路中的噪声抑制,并演示了该方法如何计算电荷单态子空间内的热力学观测量(如熵),为探索量子热力学与规范对称性关联提供了新工具。
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提交arXiv: 2025-10-09 18:25

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