量子シミュレーション：量子シミュレーターにおける共形場理論スペクトルの観測

共形場理論（CFT）は、高エネルギー物理学、統計力学、物性物理学において大きく扱われている。例えば、CFTは、量子相転移に合わせて調整された系に創発する普遍的性質（量子エンタングルメント、相関、低エネルギー励起スペクトルなど）を支配している。しかし、CFTによって予測される豊かな構造の多くは、実験では依然として観測されていない。今回我々は、量子相転移において創発するCFTのエネルギー励起スペクトルを直接観測し、その根底にある場の理論に特有の普遍的なエネルギー比を得た。具体的に我々は、変調手法を開発・実装して、イジングCFTまたは三重臨界イジングCFTによって記述される量子相転移へ可変的に調整したリュードベリ鎖の有限サイズスペクトルを分解した。我々はまた、局所制御を用いて、反射に対する励起パリティを識別し、三重臨界イジング鎖では、境界条件の変化に対応する、異なるCFTスペクトル間の遷移を誘起した。さらに我々は、この変調手法の変法を用いて、臨界系の動的構造因子を調べた。この因子は、根底にあるイジング共形場の相関と密接に関係する。今回の研究は、量子シミュレーターにおけるCFTの特徴の創発を調べるだけでなく、将来の実験において、a prioriには知られていない普遍性クラスを診断するための手法も提供する。

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