强电荷宇称破坏与佩塞-奎恩机制的量子模拟

量子色动力学(QCD)允许存在破坏电荷-宇称(CP)对称性的拓扑θ项,但实验表明θ值近乎为零。为在可控环境中研究这一矛盾,该团队推导出QCD拉格朗日量的哈密顿表示,并构建其(1+1)维施温格模型对应物。通过采用Jordan-Wigner变换和量子链接方案将费米子与规范自由度编码为量子比特,研究人员获得了一个保留相关拓扑真空结构的紧凑泡利哈密顿量。基于反馈的量子优化协议被用于制备基态,使得在少量量子比特模拟器上数值计算真空能E0(θ)成为可能。研究结果显示非零θ条件下的位移真空态符合强相互作用理论预期,并证实引入动态轴子场会使系统趋向θ=0,从而在最小化量子模拟中实现了Peccei-Quinn机制。这些成果揭示了量子硬件如何用于检验规范理论中的对称性破缺及其动力学解决方案。
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提交arXiv: 2025-12-15 07:18

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