論文の概要: A superconducting circuit realization of combinatorial gauge symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.10060v2
- Date: Tue, 8 Jun 2021 23:29:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-13 15:38:19.694335
- Title: A superconducting circuit realization of combinatorial gauge symmetry
- Title（参考訳）: 組合せゲージ対称性の超伝導回路実現
- Authors: Claudio Chamon, Dmitry Green and Andrew J. Kerman
- Abstract要約: 本稿では、トポロジカル秩序の量子液体をエミュレートする一般的な原理であるゲージ対称性に基づく超伝導量子回路を提案する。
正確なゲージ対称性の重要な特徴は、古典的なエネルギーコストがゼロの経路から異なる$mathbb Z$ループ状態と接続する振幅が生じることである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a superconducting quantum circuit based on a general symmetry
principle -- combinatorial gauge symmetry -- designed to emulate
topologically-ordered quantum liquids and serve as a foundation for the
construction of topological qubits. The proposed circuit exhibits rich
features: in the classical limit of large capacitances its ground state
consists of two superimposed loop structures; one is a crystal of small loops
containing disordered $U(1)$ degrees of freedom, and the other is a gas of
loops of all sizes associated to $\mathbb{Z}_2$ topological order. We show that
these classical results carry over to the quantum case, where phase
fluctuations arise from the presence of finite capacitances, yielding ${\mathbb
Z}_2$ quantum topological order. A key feature of the exact gauge symmetry is
that amplitudes connecting different ${\mathbb Z}_2$ loop states arise from
paths having zero classical energy cost. As a result, these amplitudes are
controlled by dimensional confinement rather than tunneling through energy
barriers. We argue that this effect may lead to larger energy gaps than
previous proposals which are limited by such barriers, potentially making it
more likely for a topological phase to be experimentally observable. Finally,
we discuss how our superconducting circuit realization of combinatorial gauge
symmetry can be implemented in practice.
- Abstract（参考訳）: 本研究では, 位相秩序量子液体をエミュレートし, 位相量子ビット構築の基礎となる一般対称性原理 -- 組合せゲージ対称性 -- に基づく超伝導量子回路を提案する。
提案回路は, 大容量の古典的極限において, 基底状態は2つの重畳されたループ構造から構成される: 1つは乱れた$U(1)$自由度を含む小さなループの結晶、もう1つは$\mathbb{Z}_2$位相秩序に関連するすべてのサイズのループのガスである。
これらの古典的な結果は、位相ゆらぎが有限容量の存在から生じ、${\mathbb Z}_2$量子トポロジカル秩序をもたらす量子の場合へと続くことを示す。
正確なゲージ対称性の重要な特徴は、異なる${\mathbb Z}_2$ループ状態を結ぶ振幅が古典的なエネルギーコストゼロの経路から生じることである。
その結果、これらの振幅はエネルギー障壁を通るトンネルではなく、次元閉じ込めによって制御される。
この効果は、このような障壁によって制限された以前の提案よりも大きなエネルギーギャップをもたらす可能性があり、トポロジカルな位相が実験的に観測可能である可能性が高まる。
最後に,我々の超伝導回路による組合せゲージ対称性の実現について述べる。
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