論文の概要: Topological Characterization with a Twist, Condensation, and Reflection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.11126v1
- Date: Thu, 22 Sep 2022 16:11:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-25 17:59:32.383729
- Title: Topological Characterization with a Twist, Condensation, and Reflection
- Title（参考訳）: ツイスト, 凝縮, 反射によるトポロジカルキャラクタリゼーション
- Authors: Tushar Pandey, Eugene Dumitrescu
- Abstract要約: 論理過程の忠実度を評価するための実験的な近・中期プロトコルのシリーズを提供する。
次に、$mathbbZ_4$ 位相準粒子反射率および散乱プロトコルを示す。
我々の論理的および散乱的プロトコルは、多くの物理量子ビットがほとんど論理的量子ビットを符号化する近距離デバイスに適している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Despite its putative robustness, the realization of and control over
topological quantum matter is an ongoing grand challenge. Looking forward,
robust characterization protocols are needed to first certify topological
substrates before they are utilized in quantum algorithms. We contribute to
this grand challenge by providing a series of experimentally accessible near-
and medium-term protocols assessing the fidelity of logical processes. To do so
we examine logical operators and anyonic quasiparticle excitations in twisted
$\mathbb{Z}_{N=2,4}$ gauge theories. Extending the finite twist, a promising
route to Ising computing in its own right, to a non-contractible twist fuses
prior logical operators together and results in a twisted qubit code. The code
is notable for a doubled and tripled code distance for logical $Y$ and $X$
errors respectively. Next, we review the deconfinement properties of a
$\mathbb{Z}_4$ double semion condensation and provide an error correction
algorithm. Based on this understanding we then present a $\mathbb{Z}_4$
topological quasiparticle reflectometry and scattering protocol. The protocol
infers the topological properties of the system and serves as a high-level
metric for the performance and lifetime of the interfaced topological codes.
Our logical and scattering protocols are suitable for near-term devices where
many physical qubits encode few logical qubits. The topological lifetime of a
particle within a condensate conjugacy class, previously considered in
fabricated and hetero-structured condensed-matter experiments, serves as a
unifying performance metric across synthetic, qubit-based, and naturally
occurring topological order.
- Abstract（参考訳）: その強靭性にもかかわらず、トポロジカル量子物質の実現と制御は、現在進行中の壮大な挑戦である。
将来的には、量子アルゴリズムで使われる前にトポロジカルな基板をまず証明するためにロバストなキャラクタリゼーションプロトコルが必要となる。
我々は、論理過程の忠実性を評価する実験的な近・中期プロトコルを提供することで、この大きな課題に貢献する。
これを実現するために、ツイストされた$\mathbb{z}_{n=2,4}$ゲージ理論における論理作用素とanyonic quasiparticle excitationsを調べる。
有限のツイストを拡張することは、イジング計算をそれ自身で行うという有望なルートであり、非コンパクトなツイストは以前の論理作用素を融合させ、ツイストされた量子ビット符号をもたらす。
このコードは論理的な$Y$と$X$エラーの2倍と3倍のコード距離で有名だ。
次に,$\mathbb{Z}_4$ double semion condensation の分解特性について検討し,誤差補正アルゴリズムを提案する。
この理解に基づいて、$\mathbb{Z}_4$ 位相準粒子反射法および散乱プロトコルを示す。
このプロトコルはシステムのトポロジー特性を推論し、インタフェース化されたトポロジーコードの性能と寿命の高レベルな指標として機能する。
私たちの論理および散乱プロトコルは、多くの物理キュービットが論理キュービットをほとんどエンコードしない、短期のデバイスに適している。
凝縮共役クラス内の粒子のトポロジカルライフタイムは、以前は合成およびヘテロ構造の凝縮マター実験で考慮されていたが、合成、量子ビット、自然発生のトポロジカルオーダーをまたいだパフォーマンスメトリックとして機能する。
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