量子科技中心_量科网

2+1维高能物理的量子模拟能够探究一维空间不存在的动力学现象，并触及现有经典模拟方法难以处理的物理机制。对于与强子化过程相关的弦动力学而言，必须引入格点元作用项才能实现真正的2+1维行为——该作用项赋予规范场动力学特性，使光子态激发得以传播。本研究在\texttt{Quantinuum H2型量子计算机}上实现了具有可调格点元项的二维空间量子电动力学U(1)量子链接模型。据该团队所知，该团队在5×4物质位点方晶格上利用51个量子比特，完成了迄今最大规模的量子弦断裂动力学模拟。该模拟采用浅层电路设计，每个Trotter步仅需28层双量子比特门，最多包含1540个纠缠门。从远离平衡态的弦构型出发，研究人员测量了弦在晶格平面内传播的概率，发现仅当存在格点元作用项时才会出现真正的2+1维动力学特征。在共振区域，实验观察到弦段湮灭伴随产生起屏蔽作用的电子-正电子对。进一步研究发现，仅当格点元项非零时，物质创生才会扩展至整个晶格平面，而非局限在初始弦路径。这些结果首次在实验中实现了二维空间的弦断裂现象，证实了动力学规范场的涌现，为规范理论可编程量子模拟器中实现类光子传播开辟了道路。