模拟量子电动力学在2+1维度中的量子比特与量子模式
该团队开发了一种混合“量子比特-连续变量量子模”框架,用于模拟2+1维量子电动力学。在该方法中,费米物质场由量子比特表示,而U(1)规范场则编码在连续变量玻色模中——该模的正则正交分量捕捉了理论中的电场与矢量势分量。为解决连续变量模的非紧致相空间与U(1)规范对称性的兼容问题,研究人员提出并比较了两种互补约束实施策略:(i)基于压缩的投影法,通过有效修改内积将量子模态限制在单位圆上;(ii)通过惩罚哈密顿项动态实施紧致性的方法。该工作构建了对应的混合哈密顿量,推导出其可分解为实验可实现的量子比特-连续变量门,并在单晶格极限下解析分析了其能谱。该混合框架能准确重现规范不变动力学,为在近期混合量子架构上模拟耦合费米物质的阿贝尔晶格规范理论提供了可扩展路径。通过“量子虚时间演化算法”的连续变量扩展,研究团队展示了基态制备与收敛性表现,从而为晶格规范理论的离散-连续混合量子模拟建立了普适框架。



