論文の概要: Qubit fractionalization and emergent Majorana liquid in the honeycomb Floquet code induced by coherent errors and weak measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.08450v1
• Date: Tue, 14 Nov 2023 19:00:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-16 18:59:18.715977
• Title: Qubit fractionalization and emergent Majorana liquid in the honeycomb Floquet code induced by coherent errors and weak measurements
• Title（参考訳）: コヒーレント誤差と弱測定によるハニカムフロッケ符号の量子分数化と創発的マヨラナ液
• Authors: Guo-Yi Zhu and Simon Trebst
• Abstract要約: Hastings と Haah のフロッケ符号は、Kokuev ハニカムモデルの計測専用版と考えることができる。 符号の測定強度を変化させることで, 有限温度における北エブモデルの分数化物理に類似した特徴を観察できることが示される。
• 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: From the perspective of quantum many-body physics, the Floquet code of Hastings and Haah can be thought of as a measurement-only version of the Kitaev honeycomb model where a periodic sequence of two-qubit XX, YY, and ZZ measurements dynamically stabilizes a toric code state with two logical qubits. However, the most striking feature of the Kitaev model is its intrinsic fractionalization of quantum spins into an emergent gauge field and itinerant Majorana fermions that form a Dirac liquid, which is absent in the Floquet code. Here we demonstrate that by varying the measurement strength of the honeycomb Floquet code one can observe features akin to the fractionalization physics of the Kitaev model at finite temperature. Introducing coherent errors to weaken the measurements we observe three consecutive stages that reveal qubit fractionalization (for weak measurements), the formation of a Majorana liquid (for intermediate measurement strength), and Majorana pairing together with gauge ordering (for strong measurements). Our analysis is based on a mapping of the imperfect Floquet code to random Gaussian fermionic circuits (networks) that can be Monte Carlo sampled, exposing two crossover peaks. With an eye on circuit implementations, our analysis demonstrates that the Floquet code, in contrast to the toric code, does not immediately break down to a trivial state under weak measurements, but instead gives way to a long-range entangled Majorana liquid state.
• Abstract（参考訳）: 量子多体物理学の観点からは、ハスティングスとハアのフロケ符号は、2量子ビット XX, YY, ZZ の周期列が2つの論理量子ビットを持つトーリック符号状態を動的に安定化する北エフハニカムモデルの測度のみのバージョンと考えることができる。 しかし、キタエフモデルで最も注目すべき特徴は、量子スピンの固有分数化が創発的なゲージ場と、ディラック液体を形成するイテナント・マヨラナフェルミオン(英語版)であり、フロッケ符号には存在しない。 ここでは,ハニカムフロッケ符号の測定強度を変化させることで,有限温度でのキタエフ模型の分数化物理学に類似した特徴を観察できることを示す。 測定を弱めるためにコヒーレント誤差を導入し、クビット分数化(弱い測定のために)、マヨラナ液体の形成(中間測定強度のために)、マヨラナ液体の形成(強い測定のために)の3つの連続的な段階を観測した。 我々の分析は、不完全なフロケ符号をモンテカルロでサンプリング可能なランダムガウスフェルミオン回路(ネットワーク)にマッピングし、2つの交差ピークを露呈する。 回路実装に目を向けると,Floquet符号はトーリック符号とは対照的に,弱い測定条件下では直ちに自明な状態に分解されるのではなく,長距離に絡み合ったMajorana液体状態に遷移することを示す。

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