論文の概要: Digital Simulation of Non-Abelian Parafermions in Superconducting Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.20254v1
• Date: Thu, 27 Feb 2025 16:42:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-28 14:56:04.262231
• Title: Digital Simulation of Non-Abelian Parafermions in Superconducting Circuits
• Title（参考訳）: 超伝導回路における非アベリアパラフェミオンのディジタルシミュレーション
• Authors: Hong-Yu Wang, Xiong-Jun Liu,
• Abstract要約: パラフェルミオンは非アベリア統計を示し、トポロジカルに順序付けられたシステムで現れる。 この研究は、超伝導量子ビットの従来のツイスト欠陥の手法をキューディット系に拡張した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.995776518196356
• License:
• Abstract: Parafermions, which can be viewed as a fractionalized version of Majorana modes, exhibit non-Abelian statistics and emerge in topologically ordered systems, while their realization in experiment has been challenging. Here we propose an experimental scheme for the digital simulation of parafermions and their non-Abelian braiding in superconducting circuits by realizing the $\mathbb{Z}_d$ plaquette model on a two-dimensional lattice. Two protocols using quantum circuits and non-destructive measurements are introduced to prepare the ground state, on which the parafermion pairs are created by engineering dislocations. We further develop a generalized code deformation approach to realize the fusion and non-Abelian braiding statistics of parafermion modes, in which the concrete example for $d=3$ parafermions is studied in detail. We also examine the real parameter regime to confirm the feasibility in superconducting devices. This work extends previous methods for twist defects in superconducting qubits to qudit systems, and may open up a way for parafermion-based high-dimensional topological quantum computing with experimental feasibility.
• Abstract（参考訳）: パラフェルミオンはマヨラナモードの分数化版と見なすことができ、非アベリア統計を示し、トポロジカルに順序付けられた系に現れるが、実験におけるそれらの実現は困難である。 本稿では、2次元格子上での$\mathbb{Z}_d$ラケットモデルを実現することにより、超伝導回路におけるパラフェミオンとその非アベリアブレイディングのディジタルシミュレーション実験手法を提案する。 量子回路と非破壊測定を用いた2つのプロトコルを導入し、工学的な転位によってパラフェルミオン対が生成される基底状態を作成する。 さらに、パラフェルミオンモードの融合および非アベリアブレイディング統計を実現するための一般化符号変形法を開発し、例えば$d=3$パラフェルミオンの具体例を詳細に研究した。 また,超伝導デバイスにおける実現可能性を確認するために,実パラメータ構造についても検討する。 この研究は、超伝導量子ビットのチューリング欠陥をキューディット系に拡張し、実験可能なパラフェルミオンベースの高次元トポロジカル量子コンピューティングの方法を開く可能性がある。

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