論文の概要: Secret communication games and a hierarchy of quasiparticle statistics in 3 + 1D topological phases
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.11818v1
- Date: Mon, 13 Oct 2025 18:15:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-15 19:02:32.054923
- Title: Secret communication games and a hierarchy of quasiparticle statistics in 3 + 1D topological phases
- Title(参考訳): 3+1次元位相相における秘密通信ゲームと準粒子統計の階層構造
- Authors: Zhiyuan Wang,
- Abstract要約: 秘密通信チャレンジゲームの一群は、3次元トポロジカルフェーズにおける創発的準粒子統計の階層を自然に定義している。
勝利戦略は、最近提案された$R$-パラ粒子の特別なクラスを利用して、2人のプレイヤー間の非ローカルな秘密通信を可能にする。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 11.89004293900197
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We show that a family of secret communication challenge games naturally define a hierarchy of emergent quasiparticle statistics in three-dimensional (3D) topological phases. The winning strategies exploit a special class of the recently proposed $R$-paraparticles to allow nonlocal secret communication between the two participating players. We first give a high-level, axiomatic description of emergent $R$-paraparticles, and show that any physical system hosting such particles admits a winning strategy. We then analyze the games using the categorical description of topological phases (where point-like excitations in 3D are described by symmetric fusion categories), and show that only $R$-paraparticles can win the 3D challenge in a noise-robust way, and the winning strategy is essentially unique. This analysis associates emergent $R$-paraparticles to deconfined gauge theories based on an exotic class of finite groups. Thus, even though this special class of $R$-paraparticles are fermions or bosons under the categorical classification, their exchange statistics can still have nontrivial physical consequences in the presence of appropriate defects, and the $R$-paraparticle language offers a more convenient description of the winning strategies. Finally, while a subclass of non-Abelian anyons can win the game in 2D, we introduce twisted variants that exclude anyons, thereby singling out $R$-paraparticles in 2D as well. Our results establish the secret communication challenge as a versatile diagnostic for both identifying and classifying exotic exchange statistics in topological quantum matter.
- Abstract(参考訳): 秘密通信チャレンジゲームの一群は3次元位相位相の創発的準粒子統計の階層を自然に定義する。
勝利戦略は、最近提案された$R$-パラ粒子の特別なクラスを利用して、2人のプレイヤー間の非ローカルな秘密通信を可能にする。
まず、創発的な$R$-パラ粒子の高レベルな公理的説明を行い、そのような粒子をホストする物理系が勝利戦略を認めることを示す。
次に、位相位相のカテゴリー的記述(3次元の点状励起が対称融合圏で記述される)を用いてゲームを分析し、R$-パラ粒子のみがノイズロバストな方法で3Dチャレンジに勝ち、勝利戦略は本質的にユニークであることを示す。
この解析は、創発的な$R$-パラ粒子を有限群のエキゾチック類に基づく分解ゲージ理論に関連付ける。
したがって、この$R$-パラ粒子の特別なクラスは、カテゴリー分類の下でフェルミオンまたはボソンであるにもかかわらず、それらの交換統計は、適切な欠陥が存在する場合にも非自明な物理的結果をもたらすことができ、$R$-パラ粒子言語はより便利な勝利戦略の説明を提供する。
最後に、非アベリア・エノンのサブクラスが2Dでゲームに勝てる一方で、アベリア・エノンを除いたツイスト変種を導入し、2Dで$R$-パラ粒子も発声する。
本研究は, トポロジカル量子物質中のエキゾチック交換統計の同定と分類のための汎用診断法として, 秘密通信課題を確立した。
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