論文の概要: Non-Abelian braiding of Fibonacci anyons with a superconducting processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.00091v1
• Date: Fri, 29 Mar 2024 18:00:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-04 07:17:12.704726
• Title: Non-Abelian braiding of Fibonacci anyons with a superconducting processor
• Title（参考訳）: 超伝導プロセッサを用いたフィボナッチアロンの非アベリアブレイディング
• Authors: Shibo Xu, Zheng-Zhi Sun, Ke Wang, Hekang Li, Zitian Zhu, Hang Dong, Jinfeng Deng, Xu Zhang, Jiachen Chen, Yaozu Wu, Chuanyu Zhang, Feitong Jin, Xuhao Zhu, Yu Gao, Aosai Zhang, Ning Wang, Yiren Zou, Ziqi Tan, Fanhao Shen, Jiarun Zhong, Zehang Bao, Weikang Li, Wenjie Jiang, Li-Wei Yu, Zixuan Song, Pengfei Zhang, Liang Xiang, Qiujiang Guo, Zhen Wang, Chao Song, H. Wang, Dong-Ling Deng,
• Abstract要約: フィボナッチ弦網モデルの非アベリア位相秩序状態の実現について報告する。 普遍計算パワーを特徴とするフィボナッチのブレイディングを実演する。 その結果,エキゾチックな非アベリア位相状態の探索に多目的なディジタル手法が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.68967425584753
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Abelian topological orders offer an intriguing path towards fault-tolerant quantum computation, where information can be encoded and manipulated in a topologically protected manner immune to arbitrary local noises and perturbations. However, realizing non-Abelian topologically ordered states is notoriously challenging in both condensed matter and programmable quantum systems, and it was not until recently that signatures of non-Abelian statistics were observed through digital quantum simulation approaches. Despite these exciting progresses, none of them has demonstrated the appropriate type of topological orders and associated non-Abelian anyons whose braidings alone support universal quantum computation. Here, we report the realization of non-Abelian topologically ordered states of the Fibonacci string-net model and demonstrate braidings of Fibonacci anyons featuring universal computational power, with a superconducting quantum processor. We exploit efficient quantum circuits to prepare the desired states and verify their nontrivial topological nature by measuring the topological entanglement entropy. In addition, we create two pairs of Fibonacci anyons and demonstrate their fusion rule and non-Abelian braiding statistics by applying unitary gates on the underlying physical qubits. Our results establish a versatile digital approach to exploring exotic non-Abelian topological states and their associated braiding statistics with current noisy intermediate-scale quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 非アベリアトポロジカルオーダーは、フォールトトレラント量子計算への興味深い経路を提供し、そこでは、任意の局所雑音や摂動に免疫されたトポロジカルに保護された方法で情報をエンコードし、操作することができる。 しかし、非アベリアの位相的に順序づけられた状態を実現することは、凝縮物質とプログラマブル量子システムの両方において非常に難しいことで知られており、非アベリア統計のシグネチャがデジタル量子シミュレーションによって観測されたのは近年になってからである。 これらのエキサイティングな進歩にもかかわらず、それらのどれも、普遍的な量子計算をサポートするブレイディングのみを持つ位相的順序の適切なタイプと関連する非アベリア異性体を証明していない。 本稿では、非アベリアトポロジカル秩序状態のフィボナッチ弦ネットモデルの実現と、超伝導量子プロセッサによる普遍計算パワーを特徴とするフィボナッチのブレイディングを示す。 我々は、効率的な量子回路を利用して所望の状態を準備し、位相エンタングルメントエントロピーを測定することで、その非自明な位相特性を検証する。 さらに、フィボナッチ・アロンのペアを2つ作成し、基礎となる物理量子ビットにユニタリゲートを適用することにより、融合規則と非アベリアブレイディング統計を実証する。 この結果から,エキゾチックな非アベリア位相状態の探索と,現在のノイズの高い中間スケール量子プロセッサによるそれらの関連するブレイディング統計値の探索に,汎用的なディジタルアプローチが確立された。

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