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J-GLOBAL ID：202002279827598737   整理番号：20A2540896

71サイトのボース・ハバード量子シミュレーターにおけるゲージ不変性の観測

Observation of gauge invariance in a 71-site Bose-Hubbard quantum simulator

著者 (28件)： YANG Bing (Hefei National Lab. for Physical Sci. at Microscale, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  SUN Hui (Hefei National Lab. for Physical Sci. at Microscale, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  WANG Han-Yi (Hefei National Lab. for Physical Sci. at Microscale, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  YUAN Zhen-Sheng (Hefei National Lab. for Physical Sci. at Microscale, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  PAN Jian-Wei (Hefei National Lab. for Physical Sci. at Microscale, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  YANG Bing (Dep. of Modern Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  SUN Hui (Dep. of Modern Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  WANG Han-Yi (Dep. of Modern Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  YUAN Zhen-Sheng (Dep. of Modern Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  PAN Jian-Wei (Dep. of Modern Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  YANG Bing (Physikalisches Inst., Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  SUN Hui (Physikalisches Inst., Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  WANG Han-Yi (Physikalisches Inst., Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  YUAN Zhen-Sheng (Physikalisches Inst., Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  PAN Jian-Wei (Physikalisches Inst., Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  YANG Bing (CAS Centre for Excellence and Synergetic Innovation Centre in Quantum Information and Quantum Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  SUN Hui (CAS Centre for Excellence and Synergetic Innovation Centre in Quantum Information and Quantum Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  WANG Han-Yi (CAS Centre for Excellence and Synergetic Innovation Centre in Quantum Information and Quantum Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  YUAN Zhen-Sheng (CAS Centre for Excellence and Synergetic Innovation Centre in Quantum Information and Quantum Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  PAN Jian-Wei (CAS Centre for Excellence and Synergetic Innovation Centre in Quantum Information and Quantum Physics, Univ. Sci. and Technol. of China, Hefei, CHN) ,  OTT Robert (Inst. for Theoretical Physics, Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  ZACHE Torsten V. (Inst. for Theoretical Physics, Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  HALIMEH Jad C. (Inst. for Theoretical Physics, Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  HAUKE Philipp (Inst. for Theoretical Physics, Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  HALIMEH Jad C. (Dep. of Physics, Univ. Trento, Trento, ITA) ,  HAUKE Philipp (Dep. of Physics, Univ. Trento, Trento, ITA) ,  HALIMEH Jad C. (Kirchhoff Inst. for Physics, Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU) ,  HAUKE Philipp (Kirchhoff Inst. for Physics, Ruprecht-Karls-Universitaet Heidelberg, Heidelberg, DEU)
資料名： Nature (London)  (Nature (London))
巻： 587  号： 7834  ページ： 392-396  発行年： 2020年11月19日 
JST資料番号： D0193B  ISSN： 0028-0836  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 素粒子の現代的な記述は,素粒子物理学の標準模型で定式化されているように,ゲージ理論に基づいて構築されている。ゲージ理論では,局所対称性の制約によって物理学の基本法則が実現される。例えば量子電磁力学では,ガウスの法則によって荷電物質と電磁場の間に固有の局所的な関係が導入され,この関係によって,ゼロ質量の光子や長距離性のクーロンの法則などの多くの顕著な物理的性質が保護される。古典的なコンピューターを用いてゲージ理論を解くのは非常に困難な作業であり,このため,微視的な人工量子デバイスにおいてゲージ理論の力学をシミュレートする取り組みが促されてきた。これまでに達成されたのは,局所対称性を定義しない密度依存パイエルス相の実現や,有効モデルへのマッピングによる物質または電場のいずれかの積分消去で,それら以外の成果は非常に小さな系に限定されていた。しかし,本質的なゲージ対称性は実験的には観測されていない。今回我々は,拡張U(1)格子ゲージ理論の量子シミュレーションを行い,物質場とゲージ場からなる多体系のゲージ不変性を実験的に定量化したことを報告する。これらの場は,71サイトからなる光超格子内のボソン原子の無欠陥配列において実現された。我々は,モデルパラメーターが完全に調整可能であることを実証し,量子相転移全体を調べることによって物質-ゲージ相互作用を評価した。我々はまた,高忠実度の操作技術を用いて,相関のある原子の占有率から局所的にゲージ不変な状態の確率を抽出することで,ガウスの法則の破れの程度を測定した。今回の研究から,制御可能な大規模量子シミュレーターを用いて,基本粒子の相互作用におけるゲージ対称性を探る方法が得られる。Copyright Nature Japan KK 2020

シソーラス用語： 相互作用 ,  素粒子 ,  対称性 ,  電荷 ,  電場 ,  電磁場 ,  量子電気力学 ,  *シミュレータ ,  ボソン ,  ゲージ理論 ,  *ゲージ ,  定式化 ,  コンピュータ ,  Gauss則
準シソーラス用語： 多体系 , 【Automatic Indexing@JST】

分類 (1件)： 低温物理一般  (BL07010Q)

タイトルに関連する用語 (4件)： 量子 ,  シミュレーター ,  ゲージ不変性 ,  観測