論文の概要: Instability of steady-state mixed-state symmetry-protected topological order to strong-to-weak spontaneous symmetry breaking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.12900v1
• Date: Wed, 16 Oct 2024 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-18 13:18:05.316019
• Title: Instability of steady-state mixed-state symmetry-protected topological order to strong-to-weak spontaneous symmetry breaking
• Title（参考訳）: 定常混合対称性保護トポロジー秩序の不安定性と強弱自然対称性の破れ
• Authors: Jeet Shah, Christopher Fechisin, Yu-Xin Wang, Joseph T. Iosue, James D. Watson, Yan-Qi Wang, Brayden Ware, Alexey V. Gorshkov, Cheng-Ju Lin,
• Abstract要約: 混合状態対称性を保護した位相状態を持つ開量子系が、定常状態が対称摂動の下でこの特性を保持するかどうかを考察する。 典型的対称性の摂動は、任意に小さな摂動で強弱自然対称性の破れを引き起こし、定常な混合状態の対称性を保護した位相秩序を不安定化する。 我々はリンドブラディアンの基本物理を再現し、クリフォードゲート、パウリ測定、フィードバックのみを用いて効率的にシミュレートできる量子チャネルを構築する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.693424479293737
• License:
• Abstract: Recent experimental progress in controlling open quantum systems enables the pursuit of mixed-state nonequilibrium quantum phases. We investigate whether open quantum systems hosting mixed-state symmetry-protected topological states as steady states retain this property under symmetric perturbations. Focusing on the decohered cluster state -- a mixed-state symmetry-protected topological state protected by a combined strong and weak symmetry -- we construct a parent Lindbladian that hosts it as a steady state. This Lindbladian can be mapped onto exactly solvable reaction-diffusion dynamics, even in the presence of certain perturbations, allowing us to solve the parent Lindbladian in detail and reveal previously-unknown steady states. Using both analytical and numerical methods, we find that typical symmetric perturbations cause strong-to-weak spontaneous symmetry breaking at arbitrarily small perturbations, destabilize the steady-state mixed-state symmetry-protected topological order. However, when perturbations introduce only weak symmetry defects, the steady-state mixed-state symmetry-protected topological order remains stable. Additionally, we construct a quantum channel which replicates the essential physics of the Lindbladian and can be efficiently simulated using only Clifford gates, Pauli measurements, and feedback.
• Abstract（参考訳）: オープン量子系の制御に関する最近の実験的進歩は、混合状態の非平衡量子相の追求を可能にする。 混合状態対称性を保護した位相状態を持つ開量子系が、定常状態が対称摂動の下でこの特性を保持するかどうかを考察する。 混合状態の対称性で保護された位相状態であり、強い対称性と弱い対称性で保護されているデコヒードクラスター状態に焦点を合わせ、定常状態としてそれをホストする親リンドブラディアンを構築する。 このリンドブラディアンは、特定の摂動が存在する場合でも、正確に解ける反応拡散力学にマッピングすることができ、親リンドブラディアンを詳細に解き、これまで知られていなかった定常状態を明らかにすることができる。 解析的および数値的手法の両方を用いて、典型的対称性の摂動は、任意に小さな摂動で強弱自然対称性の破れを引き起こし、定常な混合状態の対称性を保護した位相秩序を不安定化する。 しかし、摂動が弱い対称性の欠陥のみをもたらすとき、定常な混合状態の対称性で保護された位相秩序は依然として安定である。 さらに,リンドブラディアンの基本物理を再現し,クリフォードゲート,パウリ測定,フィードバックのみを用いて効率的にシミュレートできる量子チャネルを構築した。

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