論文の概要: Mixed-State Topological Order under Coherent Noises

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.03441v1
• Date: Tue, 05 Nov 2024 19:00:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-07 19:22:15.941947
• Title: Mixed-State Topological Order under Coherent Noises
• Title（参考訳）: コヒーレントノイズ下における混合状態位相秩序
• Authors: Seunghun Lee, Eun-Gook Moon,
• Abstract要約: 量子ビットのY$軸付近に軸を持つランダム回転雑音下での混合状態トポロジカル秩序の顕著な安定性を見出した。 固有誤差閾値の上限はこれらの位相境界によって決定され、量子誤差補正は不可能となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8391355909797644
• License:
• Abstract: Mixed-state phases of matter under local decoherence have recently garnered significant attention due to the ubiquitous presence of noise in current quantum processors. One of the key issues is understanding how topological quantum memory is affected by realistic coherent noises, such as random rotation noise and amplitude damping noise. In this work, we investigate the intrinsic error threshold of the two-dimensional toric code, a paradigmatic topological quantum memory, under these coherent noises by employing both analytical and numerical methods based on the doubled Hilbert space formalism. A connection between the mixed-state phase of the decohered toric code and a non-Hermitian Ashkin-Teller-type statistical mechanics model is established, and the mixed-state phase diagrams under the coherent noises are obtained. We find remarkable stability of mixed-state topological order under random rotation noise with axes near the $Y$-axis of qubits. We also identify intriguing extended critical regions at the phase boundaries, highlighting a connection with non-Hermitian physics. The upper bounds for the intrinsic error threshold are determined by these phase boundaries, beyond which quantum error correction becomes impossible.
• Abstract（参考訳）: 局所的なデコヒーレンスの下での混合状態の物質相は、現在の量子プロセッサにおけるノイズの存在により、近年大きな注目を集めている。 鍵となる問題の1つは、トポロジカル量子メモリがランダムな回転ノイズや振幅減衰ノイズなどの現実的なコヒーレントノイズによってどのように影響を受けるかを理解することである。 本研究では,2次元トリック符号の固有誤差閾値,パラダイム的トポロジカル量子メモリについて,2次元ヒルベルト空間形式に基づく解析的および数値的手法を用いて検討する。 デコヒーレントトーリック符号の混合状態位相と非エルミタンアシュキン・テラー型統計力学モデルとの接続を確立し、コヒーレント雑音下での混合状態位相図を得る。 量子ビットのY$軸付近に軸を持つランダム回転雑音下での混合状態トポロジカル秩序の顕著な安定性を見出した。 また、位相境界における興味深い拡張臨界領域を同定し、非エルミート物理学との関係を強調した。 固有誤差閾値の上限はこれらの位相境界によって決定され、量子誤差補正は不可能となる。

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