論文の概要: Quantum Phase Transitions between Symmetry-Enriched Fracton Phases
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.18688v2
- Date: Mon, 04 Aug 2025 10:37:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-05 14:07:56.089595
- Title: Quantum Phase Transitions between Symmetry-Enriched Fracton Phases
- Title（参考訳）: 対称性強化フラクトン相間の量子相転移
- Authors: Julian Boesl, Yu-Jie Liu, Wen-Tao Xu, Frank Pollmann, Michael Knap,
- Abstract要約: 位相的に順序付けられた位相は、グローバル対称性の存在においてさらなる複雑さを示す。
有限結合を持つテンソルネットワーク状態(isoTNS)を用いて3次元フラクトン相の類似状況を研究する。
提案手法は,エキゾチックトポロジカルあるいはフラクトン秩序で位相を拡大し,正確な波動関数で3次元量子相転移を研究するための構成を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.131854158904627
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Topologically ordered phases exhibit further complexity in the presence of global symmetries: Their anyonic excitations may exhibit different transformation patterns under these symmetries, leading to a classification in terms of symmetry-enriched topological orders. We develop a generic scheme to study an analogous situation for three-dimensional fracton phases by means of isometric tensor network states (isoTNS) with finite bond dimension, which allow us to tune phase transitions between different symmetry fractionalization patterns. We focus on the X-Cube model, a paradigmatic fracton model hosting two types of excitations: lineons, which are mobile in a single direction only, and fractons that are immobile on their own. By deforming the local tensors of the fixed point ground state, we find a family of exact wavefunctions for which the symmetry fractionalization under an anti-unitary symmetry on both types of excitations is directly visible. These wavefunctions are non-stabilizer states and have non-vanishing correlation lengths. They even exhibit power-law correlations at criticality between two symmetry-enriched topological orders. Furthermore, the isoTNS description allows for the explicit construction of a linear-depth quantum circuit to sequentially realize these exotic 3D states on a quantum processor, including a holographic scheme using only a pair of two-dimensional qubit arrays alongside measurements. Our approach provides a construction to enrich phases with exotic topological or fracton order and to study 3D quantum phase transition with exact wavefunctions, and offers a tractable route to implement and characterize fracton order on quantum devices.
- Abstract（参考訳）: トポロジカルに順序付けられた位相は、大域的対称性の存在下でさらなる複雑さを示す: 正準励起は、これらの対称性の下で異なる変換パターンを示す可能性があり、対称性に富んだトポロジカル秩序の分類に繋がる。
我々は、有限結合次元の等尺テンソルネットワーク状態(isoTNS)を用いて、3次元フラクトン相の類似状況を研究するための一般的なスキームを開発し、異なる対称性分数化パターン間の相転移を調整できるようにする。
X-Cubeモデル(X-Cubeモデル)は,1方向にのみ移動可能なリネンと,単独で移動可能なフラクトンという2種類の励起を包含するパラダイム的フラクトンモデルである。
固定点基底状態の局所テンソルを変形することにより、どちらのタイプの励起にも反単位対称性の下で対称性の分数化が直接見えるような正確な波動関数の族を見つける。
これらの波動関数は非安定化状態であり、消滅しない相関長を持つ。
それらは、2つの対称性に富んだ位相順序の間の臨界性において、パワー-ロー相関を示す。
さらに、IsoTNS記述は、線形深度量子回路を明示的に構築することで、量子プロセッサ上でこれらのエキゾチックな3D状態を順次実現することができる。
提案手法は,エキゾチックなトポロジカルあるいはフラクトン秩序で位相を拡大し,正確な波動関数で3次元量子位相遷移を研究するための構造を提供し,量子デバイス上でフラクトン秩序を実装し,特徴付けるためのトラクタブルな経路を提供する。
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