論文の概要: Finite-temperature quantum topological order in three dimensions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.02928v1
- Date: Tue, 04 Mar 2025 19:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-06 15:50:52.766461
- Title: Finite-temperature quantum topological order in three dimensions
- Title（参考訳）: 3次元における有限温度量子トポロジー秩序
- Authors: Shu-Tong Zhou, Meng Cheng, Tibor Rakovszky, Curt von Keyserlingk, Tyler D. Ellison,
- Abstract要約: 我々は、十分に小さいがゼロでない温度で長距離の絡み合いを示す3次元システムを特定する。
通常の3次元トーリック符号の変種であるフェルミオントーリック符号は、創発的なフェルミオン点様励起を認めている。
非零温度における位相秩序のさらなる例は、異常な2-形式対称性を持つ離散ゲージ理論によって与えられると推測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3254774460777234
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- Abstract: We identify a three-dimensional system that exhibits long-range entanglement at sufficiently small but nonzero temperature--it therefore constitutes a quantum topological order at finite temperature. The model of interest is known as the fermionic toric code, a variant of the usual 3D toric code, which admits emergent fermionic point-like excitations. The fermionic toric code, importantly, possesses an anomalous 2-form symmetry, associated with the space-like Wilson loops of the fermionic excitations. We argue that it is this symmetry that imbues low-temperature thermal states with a novel topological order and long-range entanglement. Based on the current classification of three-dimensional topological orders, we expect that the low-temperature thermal states of the fermionic toric code belong to an equilibrium phase of matter that only exists at nonzero temperatures. We conjecture that further examples of topological orders at nonzero temperatures are given by discrete gauge theories with anomalous 2-form symmetries. Our work therefore opens the door to studying quantum topological order at nonzero temperature in physically realistic dimensions.
- Abstract（参考訳）: 我々は、十分に小さいがゼロでない温度で長距離の絡み合いを示す3次元系を同定し、したがって有限温度で量子トポロジカル秩序を構成する。
関心のモデルはフェルミオントーリック符号(fermionic toric code)として知られている。
フェルミオントーリック符号は、フェルミオン励起の空間的なウィルソンループに付随する異常な2-形式対称性を持つ。
我々は、この対称性が、新しいトポロジカルな秩序と長距離の絡み合いを持つ低温の熱状態をもたらすと論じている。
現在の3次元トポロジカル秩序の分類に基づいて、フェルミオントリック符号の低温熱状態は、非ゼロ温度でしか存在しない物質の平衡状態に属することを期待する。
非零温度における位相秩序のさらなる例は、異常な2-形式対称性を持つ離散ゲージ理論によって与えられると推測する。
したがって、我々の研究は、物理的に現実的な次元における非零温度における量子トポロジカル秩序を研究するための扉を開く。
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