71개 사이트 Bose–Hubbard 양자 시뮬레이터에서 게이지 불변성(Gauge invariance)의 관찰

물리학의 기본 법칙은 게이지 이론(Gauge theories)에 의해 설명되며, 여기서 입자와 필드(Field)의 수학적 설명은 특정 국소 대칭(Local symmetries) 하에서 불변성에 의해 제한된다. 표준 컴퓨터에서 게이지 이론을 명시적으로 계산하는 것은 매우 어려워 양자 시뮬레이션 또는 계산이 여기에 도움이 되기를 기대해왔다. 광학 격자에 갇힌 초저온 원자(Ultracold atoms)는 게이지 이론의 양자 시뮬레이션을 실현하고 필드와 입자를 다양한 원자 자유도에 맵핑(Mapping)하고 그에 따른 역학을 관찰하는데 사용되었다. 이러한 시뮬레이션은 당연히 아직 초기 단계이므로 정확성을 탐색하는 것이 도움이 될 것이다. Bing Yang과 연구진들은 보손 원자(Bosonic atom) 배열로 채워진 71개 사이트 광학 격자에서 확장 U(1) 격자 게이지 이론(Gauge theory)의 양자 시뮬레이션을 발표하였다. 연구원들은 게이지 불변성이 위반되는 정도를 측정하여 시뮬레이션의 대략적인 특성에 대한 정보를 얻었다. 이러한 결과는 향후 더 나은 양자 시뮬레이터를 설계하는 데 도움이 될 수 있다.