在离子阱量子计算机上观测2+1维ℤ2晶格规范理论中的胶球激发与弦断裂现象

高能物理量子模拟的核心目标之一,是探索量子色动力学(QCD)中强子化等现象背后实时非微扰的远平衡态量子过程。对夸克禁闭的两个关键要素——禁闭弦与胶球动力学——进行可控的第一性原理量子模拟,是实现该目标的重要步骤。本研究在\texttt{Quantinuum System Model H2}离子阱量子计算机上实现了二维空间加一维时间的ℤ2晶格规范理论,其中包含可调plaquette相互作用项。该团队在6×5物质格点方晶格上执行了深度为6的Trotter量子电路,动用全部56个可用量子比特完成超1000个纠缠门操作。通过制备远平衡态的初始弦构型,并在参数空间进行淬火操作,研究人员观测到丰富的动力学现象:包括类似QCD胶球的规范不变闭环激发态形成,以及伴随自发物质产生的多级弦断裂过程。实验进一步证实该系统展现出真实的二维空间动力学特征——随时间演化的弦构型快照无法简化为低维物理的映射。这些成果展示了高维晶格规范理论非平衡动力学的数字量子模拟能力,为禁闭物理相关现象提供了实验可验证的研究平台。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-08 18:00

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