論文の概要: Methods for simulating string-net states and anyons on a digital quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.02020v4
• Date: Mon, 24 Oct 2022 23:16:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-12 12:09:00.290979
• Title: Methods for simulating string-net states and anyons on a digital quantum computer
• Title（参考訳）: デジタル量子コンピュータ上での文字列ネット状態とアノンのシミュレーション法
• Authors: Yu-Jie Liu, Kirill Shtengel, Adam Smith and Frank Pollmann
• Abstract要約: 我々は、位相的に順序づけられた状態の大規模なクラスを実現し、その準粒子励起をデジタル量子コンピュータ上でシミュレートする方法を示す。 本研究では,アベル級(非アーベル級)ユニタリ弦作用素が定数(線形)深さ量子回路で実装可能であることを示す。 この効率的なトポロジカル秩序状態の集合は、フォールトトレラント量子コンピュータの開発に潜在的に応用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.119778346188635
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Finding physical realizations of topologically ordered states in experimental settings, from condensed matter to artificial quantum systems, has been the main challenge en route to utilizing their unconventional properties. We show how to realize a large class of topologically ordered states and simulate their quasiparticle excitations on a digital quantum computer. To achieve this we design a set of linear-depth quantum circuits to generate ground states of general string-net models together with unitary open string operators to simulate the creation and braiding of abelian and non-abelian anyons. We show that the abelian (non-abelian) unitary string operators can be implemented with a constant (linear) depth quantum circuit. Our scheme allows us to directly probe characteristic topological properties, including topological entanglement entropy, braiding statistics, and fusion channels of anyons. Moreover, this set of efficiently prepared topologically ordered states has potential applications in the development of fault-tolerant quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 凝縮物質から人工量子システムへの実験環境でのトポロジカル秩序状態の物理的実現は、それらの非伝統的な性質を利用するための主要な課題である。 本研究では,位相秩序状態の大規模クラスを実現する方法を示し,その準粒子励起をディジタル量子コンピュータ上でシミュレートする。 これを実現するために、一般弦ネットモデルの基底状態を生成する一連の線形深さ量子回路をユニタリ開弦作用素と共に設計し、アーベルおよび非アーベルエノンの生成とブレイディングをシミュレートする。 アーベル(非アーベル)ユニタリ弦作用素は、定数(線形)深さ量子回路で実装できることを示す。 提案手法では, トポロジ的絡み合いエントロピー, ブレイディング統計, 融合チャネルなど, 特性的トポロジ的特性を直接探究することができる。 さらに、この効率的に生成された位相秩序状態は、フォールトトレラント量子コンピュータの開発に潜在的に応用できる。

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