拓扑对称性在噪声量子模拟器上的特征
拓扑对称性(无论是否可逆)在量子场论研究中具有基础性作用。尽管从弦论到凝聚态物理等多个学科领域普遍重视这类对称性,但在物理系统中实现具有这些对称性的受控模型仍属罕见。基于人工固态器件构建的量子模拟器,为实现这些模型提供了有别于传统凝聚态体系的新途径。该研究团队在IBM金斯顿量子模拟器上实现了二维时空伊辛共形场论的杂质哈密顿量本征态及与拓扑对称性相关的环路算符。这些关键态通过混合量子-经典算法在量子设备上制备,该算法结合了量子近似优化算法拟设的变体与量子自然梯度优化方法。通过测量不同量子比特算符的关联函数,并与经典计算结果进行比对,该工作成功捕捉到拓扑对称性的特征信号——量子设备获得的数据与经典计算结果呈现出合理的一致性。这项研究证实了含噪量子模拟器作为研究低维量子场论平台的可行性,该类平台可直接观测传统凝聚态实验中难以探测的物理量。