論文の概要: Prediction of Toric Code Topological Order from Rydberg Blockade
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.12310v3
- Date: Sun, 29 Aug 2021 17:59:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 06:19:31.615115
- Title: Prediction of Toric Code Topological Order from Rydberg Blockade
- Title（参考訳）: ライドバーグ封鎖からのトーリック符号位相秩序の予測
- Authors: Ruben Verresen, Mikhail D. Lukin, Ashvin Vishwanath
- Abstract要約: 複数の測度で証明されたトポロジカル量子液体(TQL)が見つかる。
動的プロトコルを用いて実験的に測定する方法を示す。
本稿では、フォールトトレラントな量子メモリを探索することの意味について論じる。
- 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: The physical realization of $\mathbb Z_2$ topological order as encountered in
the paradigmatic toric code has proven to be an elusive goal. We predict that
this phase of matter can be realized in a two-dimensional array of Rydberg
atoms placed on the ruby lattice, at specific values of the Rydberg blockade
radius. First, we show that the blockade model -- also known as a `PXP' model
-- realizes a monomer-dimer model on the kagome lattice with a single-site
kinetic term. This can be interpreted as a $\mathbb Z_2$ gauge theory whose
dynamics is generated by monomer fluctuations. We obtain its phase diagram
using the numerical density matrix renormalization group method and find a
topological quantum liquid (TQL) as evidenced by multiple measures including
(i) a continuous transition between two featureless phases, (ii) a topological
entanglement entropy of $\ln 2$ as measured in various geometries, (iii)
degenerate topological ground states and (iv) the expected modular matrix from
ground state overlap. Next, we show that the TQL persists upon including
realistic, algebraically-decaying van der Waals interactions $V(r) \sim 1/r^6$
for a choice of lattice parameters. Moreover, we can directly access
topological loop operators, including the Fredenhagen-Marcu order parameter. We
show how these can be measured experimentally using a dynamic protocol,
providing a ``smoking gun'' experimental signature of the TQL phase. Finally,
we show how to trap an emergent anyon and realize different topological
boundary conditions, and we discuss the implications for exploring
fault-tolerant quantum memories.
- Abstract（参考訳）: パラダイム的トーリックコードで遭遇した$\mathbb Z_2$トポロジカルオーダーの物理的実現は、明白な目標であることが証明されている。
ルビー格子上に配置したリドバーグ原子の2次元配列において、リドバーグ封鎖半径の特定の値において、この段階を実現できると予測する。
まず, ブロックモデル(PXPモデルとしても知られる)が, 単サイト運動項を持つかごめ格子上の単量体-二量体モデルを実現することを示す。
これは、モノマーゆらぎによって動力学が生成される$\mathbb z_2$ゲージ理論と解釈できる。
数値密度行列再正規化群法を用いて位相図を求め,位相的量子液体 (tql) を複数の尺度で求めた。
(i)2つの特徴のない位相間の連続的な遷移
(ii)様々な測地線で測定された$\ln 2$の位相的絡み合いエントロピー
(iii)縮退した位相的基底状態及び
(iv)基底状態から期待されるモジュラー行列は重複する。
次に、tqlは、格子パラメータの選択に対して、現実的で代数的に決定されるファンデルワールス相互作用 $v(r) \sim 1/r^6$を含む。
さらに、Fredenhagen-Marcu 順序パラメータを含むトポロジカルループ演算子に直接アクセスできる。
本稿では,これらを動的プロトコルを用いて実験的に測定し,TQLフェーズの‘スモーキングガン’の実験的なシグネチャを提供する。
最後に,創発的なアノンを罠にし,異なる位相境界条件を実現する方法を示し,フォールトトレラント量子メモリを探索する上での意義について考察する。
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