論文の概要: Cavity Control of Topological Qubits: Fusion Rule, Anyon Braiding, and Majorana-Schrödinger Cat States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.04515v2
- Date: Thu, 28 Aug 2025 10:13:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-29 18:12:01.509138
- Title: Cavity Control of Topological Qubits: Fusion Rule, Anyon Braiding, and Majorana-Schrödinger Cat States
- Title（参考訳）: トポロジカル・クビットのキャビティ制御:核融合規則、アニオン・ブレイディング、マヨアナ・シュレーディンガー猫状態
- Authors: Luis Quiroga, Fernando J. Gómez-Ruiz, Ivan A. Bocanegra-Garay, Ferney J. Rodríguez, Carlos Tejedor,
- Abstract要約: 局所電磁空洞とトポロジカル・キタエフ・チェーン(KC)のセグメントとの結合効果について検討する。
空間選択的超強KC空洞結合によって実現された非自明な核融合規則の証明とブレイディング操作,非アベリア正弦波のホールマークシグネチャを提供する。
我々の発見は、局所的な光-物質相互作用を通してトポロジカル量子物質を操作する新しいアプローチを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.94429692322632
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: We investigate the effects of coupling a local electromagnetic cavity to a segment of a topological Kitaev chain (KC), with particular emphasis on the interplay between photons and Majorana zero modes (MZMs). In addition to the well-known {\it scissor effect}-which effectively partitions the chain and isolates free MZMs in the bulk-we provide evidence of non-trivial fusion rules and braiding operations, hallmark signatures of non-Abelian anyons, enabled by spatially selective ultrastrong KC-cavity coupling. We propose that these distinctive MZM properties can be experimentally probed via fermionic parity measurements and photon-induced Berry phases. Furthermore, we demonstrate that, in the so-called sweet-spot regime, the coupled system can be mapped onto a Rabi-like model with a homodyne-rotated quadrature, offering a simplified yet powerful theoretical description. Exploiting the symmetry of fermionic modes within a two-site cavity configuration, we also show the feasibility of generating hybrid MZM-polariton Schr\"odinger cat states. Our findings offer a novel approach to manipulating topological quantum matter through local light-matter interactions and provide theoretical tools for future experimental realizations in platforms such as quantum materials or superconducting circuits.
- Abstract（参考訳）: 局所電磁空洞をトポロジカルキタエフ鎖(KC)のセグメントに結合させる効果について検討し,特に光子とマヨラナゼロモード(MZM)の相互作用に着目した。
チェーンを効果的に分割し、バルク内に自由なMZMを分離するよく知られたシザー効果に加えて、非自明な融合規則とブレイディング操作の証拠を提供する。
本稿では,これらの特徴的なMZM特性をフェミオンパリティ測定と光子誘起ベリー相を用いて実験的に探究できることを提案する。
さらに, いわゆる甘味点法では, 結合系をホモダイン回転二次構造を持つラビ様モデルにマッピングし, 簡易かつ強力な理論記述を提供することを示した。
2部位のキャビティ構成でフェルミオンモードの対称性を爆発させることで、ハイブリッドMZM-ポラリトンSchr\"odinger cat状態の生成の可能性を示す。
本研究は,局所的な光-物質相互作用によるトポロジカル量子物質操作の新たなアプローチを提供し,量子材料や超伝導回路などのプラットフォームにおける将来の実験的実現のための理論的ツールを提供する。
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