在数字量子计算机上模拟完全规范固定的SU(2)哈密顿动力学
多体系统的量子模拟为探究标准模型及其构成规范理论的动力学提供了新方法。要从这类模拟中提取低能预测,关键在于构建具有系统可改进性的晶格规范理论哈密顿量表示方法,且该方法需在所有规范耦合值下均保持高效。对于SU(2)规范群,其中一种可行的表示是在混合基中定义的完全规范固定哈密顿量。该研究聚焦于最小非平凡系统的量子模拟:具有开放边界条件的双格点系统。研究人员开发了将连续规范场自由度映射到基于量子比特表示的方法,发现每个格点仅需三个量子比特即可实现可观测量预测的千分之一精度。该工作针对混合基中的时间演化开发了两种不同算法,并从量子资源估算角度进行分析:一种算法在量子比特数较多时具有更优的电路深度缩放性,另一种则在量子比特受限时更具实用性。后者被应用于IBM“Heron”超导量子处理器ibm_fez上的实时观测量测量,其量子结果与经典预测在百分之一精度内吻合。该研究为更大规模的二维和三维系统模拟指明了路径,同时验证了混合基表述在研究SU(2)规范理论各耦合值下特性的可行性。
量科快讯
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