論文の概要: $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theories and Kitaev's toric code: A scheme
for analog quantum simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.05235v2
- Date: Fri, 20 Aug 2021 15:35:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-21 07:57:25.410488
- Title: $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theories and Kitaev's toric code: A scheme
for analog quantum simulation
- Title(参考訳): $\mathbb{z}_2$格子ゲージ理論とキタエフのトーリック符号:アナログ量子シミュレーションのためのスキーム
- Authors: Lukas Homeier and Christian Schweizer and Monika Aidelsburger and
Arkady Fedorov and Fabian Grusdt
- Abstract要約: Kitaevのトーリックコードは$mathbbZ$-トポロジ的順序で完全に解決可能なモデルである。
我々の研究は、アナログ量子シミュレーターにおける非アベリア異性体の実現の道を開いた。
- 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: Kitaev's toric code is an exactly solvable model with
$\mathbb{Z}_2$-topological order, which has potential applications in quantum
computation and error correction. However, a direct experimental realization
remains an open challenge. Here, we propose a building block for $\mathbb{Z}_2$
lattice gauge theories coupled to dynamical matter and demonstrate how it
allows for an implementation of the toric-code ground state and its topological
excitations. This is achieved by introducing separate matter excitations on
individual plaquettes, whose motion induce the required plaquette terms. The
proposed building block is realized in the second-order coupling regime and is
well suited for implementations with superconducting qubits. Furthermore, we
propose a pathway to prepare topologically non-trivial initial states during
which a large gap on the order of the underlying coupling strength is present.
This is verified by both analytical arguments and numerical studies. Moreover,
we outline experimental signatures of the ground-state wavefunction and
introduce a minimal braiding protocol. Detecting a $\pi$-phase shift between
Ramsey fringes in this protocol reveals the anyonic excitations of the
toric-code Hamiltonian in a system with only three triangular plaquettes. Our
work paves the way for realizing non-Abelian anyons in analog quantum
simulators.
- Abstract(参考訳): キタエフのトーリック符号は、量子計算と誤り訂正に潜在的に応用できる$\mathbb{z}_2$-topological orderを持つ、正確に解くことができるモデルである。
しかし、直接の実験的な実現は未解決の課題である。
本稿では,動的問題に結合した $\mathbb{z}_2$ 格子ゲージ理論の構成ブロックを提案し,トーリック符号基底状態とその位相的励起をどのように実装できるかを示す。
これは個々の小冊子に別々の物質励起を導入することで達成され、その運動は必要な小冊子項を誘導する。
提案するビルディングブロックは2次カップリング方式で実現され,超伝導量子ビットの実装に適している。
さらに,基礎となる結合強度の順序に大きなギャップが存在する場合に,位相的に非自明な初期状態を生成する経路を提案する。
これは解析的議論と数値的研究の両方によって検証される。
さらに、基底状態波動関数の実験的なシグネチャを概説し、最小のブレイディングプロトコルを導入する。
このプロトコルでラムゼーの縁間の$\pi$-phaseシフトを検出すると、3つの三角形のラケットを持つ系において、トーリック符号ハミルトニアンの正準励起が明らかになる。
我々の研究は、アナログ量子シミュレータで非可換エノンを実現する方法を示している。
関連論文リスト
- Dissipative preparation and stabilization of many-body quantum states in
a superconducting qutrit array [55.41644538483948]
本稿では,量子多体絡み合った状態の多様体を駆動散逸的に準備し,安定化するためのプロトコルを提案し,解析する。
我々は,実デバイスの物理特性に基づいたパルスレベルシミュレーションにより,このプラットフォームの理論的モデリングを行う。
我々の研究は、固体で自己補正された量子多体状態をホストする駆動散逸型超伝導cQEDシステムの能力を示している。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-03-21T18:02:47Z) - Non-perturbative Floquet engineering of the toric-code Hamiltonian and
its ground state [0.0]
我々は、ターゲットハミルトニアンにおける異なる項の可換性を利用するハイブリッド連続デジタル戦略を開発する。
トポロジカルデバイスの実装とそのトポロジカル位相遷移をシミュレートするための利用についても論じる。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-11-17T17:51:56Z) - Tuning the Topological $\theta$-Angle in Cold-Atom Quantum Simulators of
Gauge Theories [3.4075669047370125]
チューニング可能な位相$theta$-termがゲージ対称性を持つプロトタイプ理論にどのように追加できるかを示す。
このモデルは、3つの異なる空間周期を持つ光学超格子において、単一種であるBose--Hubbardモデルで実験的に実現できる。
この研究は、大規模冷原子量子シミュレータにおけるトポロジカルゲージ理論用語のリッチ物理の研究への扉を開く。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-04-13T18:00:01Z) - Quantum phase transitions in the $K$-layer Ising toric code [0.0]
イジング相互作用に結合した二次元トーリック符号の$K$層に対応する$K$層イジングトーリック符号の検討
小規模なIsingインタラクションでは、各レイヤのトーリックコードに由来するトポロジカルな順序を$mathbbZK$で表示する。
後者は一般の$K$に対して、$Krm th$-order摂動理論の有効低エネルギーモデルから導かれる。
基本エネルギーギャップの補間は、基底状態の位相図が1つの量子臨界点からなることを示す証拠となる。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-01-25T15:14:23Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-03T17:49:09Z) - Photon-mediated Stroboscopic Quantum Simulation of a $\mathbb{Z}_{2}$
Lattice Gauge Theory [58.720142291102135]
格子ゲージ理論(LGT)の量子シミュレーションは、非摂動粒子と凝縮物質物理学に取り組むことを目的としている。
現在の課題の1つは、量子シミュレーション装置に自然に含まれない4体(プラケット)相互作用が現れる1+1次元を超えることである。
原子物理学の最先端技術を用いて基底状態の調製とウィルソンループの測定方法を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-07-27T18:10:08Z) - Investigating a (3+1)D Topological $\theta$-Term in the Hamiltonian
Formulation of Lattice Gauge Theories for Quantum and Classical Simulations [0.0]
アーベル格子ゲージ理論と非アーベル格子ゲージ理論の3+1Dトポロジカル$theta$termを導出する。
3+1)D U(1)格子ゲージ理論の零温度相構造を数値解析する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-05-13T01:10:42Z) - Prediction of Toric Code Topological Order from Rydberg Blockade [0.0]
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。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-11-24T19:00:05Z) - Quantum anomalous Hall phase in synthetic bilayers via twistless
twistronics [58.720142291102135]
我々は超低温原子と合成次元に基づく「ツイストロン様」物理学の量子シミュレータを提案する。
本研究では,適切な条件下でのトポロジカルバンド構造を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-08-06T19:58:05Z) - State preparation and measurement in a quantum simulation of the O(3)
sigma model [65.01359242860215]
我々は,非線型O(3)シグマモデルの固定点が,格子サイトあたり2キュービットしか持たないスピンモデルの量子相転移付近で再現可能であることを示す。
本稿では,弱い結合状態と量子臨界状態の両方において,断熱的基底状態の準備が複雑になる結果を得るためにトロッター法を適用した。
非単位ランダム化シミュレーション法に基づく量子アルゴリズムの提案と解析を行う。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-06-28T23:44:12Z) - Quantum Algorithms for Simulating the Lattice Schwinger Model [63.18141027763459]
NISQとフォールトトレラントの両方の設定で格子シュウィンガーモデルをシミュレートするために、スケーラブルで明示的なデジタル量子アルゴリズムを提供する。
格子単位において、結合定数$x-1/2$と電場カットオフ$x-1/2Lambda$を持つ$N/2$物理サイト上のシュウィンガーモデルを求める。
NISQと耐故障性の両方でコストがかかるオブザーバブルを、単純なオブザーバブルとして推定し、平均ペア密度を推定する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-02-25T19:18:36Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。