非阿贝尔弦断裂动力学在量子比特量子计算机上的实现

规范理论构成了粒子物理标准模型的基础。这些理论可以展现出禁闭现象,其中带电粒子只能以束缚态的形式存在,并通过通量弦连接,弦的能量随距离线性增长。模拟此类弦的实时动力学(包括弦的断裂)对经典计算而言仍然是一个重大挑战,也是量子模拟的一个有前景的目标。尽管最近的量子模拟实验探索了阿贝尔晶格规范理论中的弦断裂动力学,但非阿贝尔理论因其规范场本身携带电荷而具有本质上的不同。在此,我们报告了在纯SU(2)晶格规范理论中首次对真正的非阿贝尔弦断裂动力学进行的量子模拟,其中规范场的自相互作用即使在缺乏动力学物质的情况下也能驱动弦断裂。我们的结果是在一台离子阱量子计算机上获得的,利用原生量子比特希尔伯特空间在梯形几何结构上编码截断的规范场,并实现了数字Trotter动力学。我们通过实验分别研究了由基本和伴随静态电荷产生的不可断裂和可断裂弦。我们局部分辨了弦的振荡,以及通过非阿贝尔面相互作用产生的胶子激发所驱动的相干弦断裂。我们的工作建立了硬件高效、问题定制的量子比特模拟,作为获取与高能物理相关的非微扰动力学的一条有前景的途径。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-07 08:16

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