論文の概要: Edge modes and symmetry-protected topological states in open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.09406v1
• Date: Fri, 13 Oct 2023 21:09:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-17 20:45:22.656575
• Title: Edge modes and symmetry-protected topological states in open quantum systems
• Title（参考訳）: 開量子系におけるエッジモードと対称性保護位相状態
• Authors: Dawid Paszko, Dominic C. Rose, Marzena H. Szyma\'nska, Arijeet Pal
• Abstract要約: トポロジカル秩序は、不完全に免疫可能な量子情報を処理する可能性を提供する。 広い種類の散逸チャネルに対して、ZZtimes Z$対称性保護軌道(SPT)のある種の側面のロバスト性を示す。 そこで本研究では,散逸SPT位相のダイナミクスを研究するための新しい枠組みを提案する。
• 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: Topological order offers possibilities for processing quantum information which can be immune to imperfections. However, the question of its stability out of equilibrium is relevant for experiments, where coupling to an environment is unavoidable. In this work we demonstrate the robustness of certain aspects of $Z_2 \times Z_2$ symmetry-protected topological (SPT) order against a wide class of dissipation channels in the Lindblad and quantum trajectory formalisms of an open quantum system. This is illustrated using the one-dimensional $ZXZ$ cluster Hamiltonian along with Pauli-string jump operators. We show that certain choices of dissipation retaining strong symmetries support a steady-state manifold consisting of two non-local logical qubits, and for Hamiltonian perturbations preserving the global symmetry, the manifold remains long-lived. In contrast, this metastability is destroyed upon breaking the above-mentioned symmetry. While the localized edge qubits of the cluster Hamiltonian are not conserved by the Lindbladian evolution, they do correspond to weak symmetries and thus retain a memory of their initial state at all times in the quantum trajectories. We utilize this feature to construct protocols to retrieve the quantum information either by monitoring jumps or error mitigation. Our work thus proposes a novel framework to study the dynamics of dissipative SPT phases and opens the possibility of engineering entangled states relevant to quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 位相秩序は不完全性に免疫のある量子情報を処理する可能性を提供する。 しかし、平衡から外れた安定性の問題は、環境との結合が避けられない実験に関係している。 この研究は、開量子系のリンドブラッドおよび量子軌道形式における幅広い散逸チャネルに対する、Z_2 \times Z_2$対称性保護トポロジカル(SPT)オーダーのある種の側面の堅牢性を示す。 これはパウリ弦跳躍作用素と共に1次元の$ZXZ$クラスタハミルトニアンを用いて説明される。 強対称性を保った散逸の選択は、2つの非局所論理量子ビットからなる定常状態多様体をサポートし、大域的対称性を保ったハミルトン摂動に対しては、多様体は長生きする。 対照的に、この準安定性は上記の対称性を破って破壊される。 クラスタの局所化されたエッジ量子ビットはリンドブラジアン進化によって保存されないが、弱い対称性に対応しており、量子軌道における初期状態の記憶を常に保持している。 この特徴を利用して、ジャンプやエラー軽減の監視によって量子情報を取得するプロトコルを構築する。 そこで本研究では,散逸性spt相のダイナミクスを研究するための新しい枠組みを提案し,量子情報処理に関連する工学的絡み合い状態の可能性を開く。

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