論文の概要: Quantum memory at nonzero temperature in a thermodynamically trivial system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.10599v1
- Date: Fri, 15 Mar 2024 18:00:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-19 22:44:00.359706
- Title: Quantum memory at nonzero temperature in a thermodynamically trivial system
- Title（参考訳）: 熱力学的自明な系における非ゼロ温度での量子メモリ
- Authors: Yifan Hong, Jinkang Guo, Andrew Lucas,
- Abstract要約: 定数レートの古典的および量子的低密度パリティチェック符号は、非ゼロ温度で$textitthermodynamic$相転移を持たないことを示す。
広いエネルギー状態を作る際の回路の複雑さは熱力学的遷移を渡らずに分岐する可能性があると推測する。
フォールトトレラントなパッシブデコーダは、無測定の量子誤り訂正に有効である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1606619391009658
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Passive error correction protects logical information forever (in the thermodynamic limit) by updating the system based only on local information and few-body interactions. A paradigmatic example is the classical two-dimensional Ising model: a Metropolis-style Gibbs sampler retains the sign of the initial magnetization (a logical bit) for thermodynamically long times in the low-temperature phase. Known models of passive quantum error correction similarly exhibit thermodynamic phase transitions to a low-temperature phase wherein logical qubits are protected by thermally stable topological order. Here, in contrast, we show that constant-rate classical and quantum low-density parity check codes have no $\textit{thermodynamic}$ phase transitions at nonzero temperature, but nonetheless exhibit $\textit{ergodicity-breaking}$ dynamical transitions: below a critical nonzero temperature, the mixing time of local Gibbs sampling diverges in the thermodynamic limit. We conjecture that the circuit complexity of preparing extensive-energy states may diverge without crossing any thermodynamic transition. Fault-tolerant passive decoders, inspired by Gibbs samplers, may be amenable to measurement-free quantum error correction and may present a desirable experimental alternative to conventional quantum error correction based on syndrome measurements and active feedback.
- Abstract（参考訳）: パッシブエラー訂正は、局所情報と少数体の相互作用のみに基づいてシステムを更新することで、論理情報を永久に(熱力学の限界において)保護する。
古典的な2次元イジングモデル(英語版)のパラダイム的な例: メトロポリススタイルのギブスサンプリング器は、低温相において熱力学的に長い時間に初期磁化(論理ビット)の符号を保持する。
受動的量子誤差補正の既知のモデルも同様に、論理量子ビットが熱的に安定な位相秩序によって保護される低温相への熱力学的相転移を示す。
これとは対照的に、定数レートの古典的および量子的低密度パリティチェック符号は、非ゼロ温度での相転移が$\textit{thermodynamic}=存在しないが、にもかかわらず、$\textit{ergodicity-breaking}$ dynamical transitions: 臨界非ゼロ温度以下では、局所ギブズサンプリングの混合時間は熱力学極限内で分岐する。
広いエネルギー状態を作る際の回路の複雑さは、熱力学的遷移を渡らずに分岐する可能性があると推測する。
Gibbsサンプルに触発されたフォールトトレラントなパッシブデコーダは、測定不要な量子エラー補正に適しており、シンドローム測定とアクティブフィードバックに基づく従来の量子エラー補正に代わる望ましい実験的選択肢を示す可能性がある。
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