論文の概要: Information Critical Phases under Decoherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.22121v1
• Date: Fri, 26 Dec 2025 18:59:49 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2025-12-29 12:01:30.820839
• Title: Information Critical Phases under Decoherence
• Title（参考訳）: デコヒーレンス下における情報臨界相
• Authors: Akash Vijay, Jong Yeon Lee,
• Abstract要約: 量子臨界相 (quantum critical phase) は、位相空間の拡張領域であり、異なる相関長が特徴である。 このような位相は、CMIと一貫性のある情報の両方を評価することで、非コヒーレントな$mathbbZ_N$トーリック符号で生じることを示す。 本研究により, 混合状態相の空隙のないアナログが, 分数的トポロジカル量子メモリとして機能することが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Quantum critical phases are extended regions of phase space characterized by a diverging correlation length. By analogy, we define an information critical phase as an extended region of a mixed state phase diagram where the Markov length, the characteristic length scale governing the decay of the conditional mutual information (CMI), diverges. We demonstrate that such a phase arises in decohered $\mathbb{Z}_{N}$ Toric codes by assessing both the CMI and the coherent information, the latter quantifying the robustness of the encoded logical qudits. For $N>4$, we find that the system hosts an information critical phase intervening between the decodable and non-decodable phases where the coherent information saturates to a fractional value in the thermodynamic limit, indicating that a finite fraction of logical information is still preserved. We show that the density matrix in this phase can be decomposed into a convex sum of Coulombic pure states, where gapped anyons reorganize into gapless photons. We further consider the ungauged $\mathbb{Z}_{N}$ Toric code and interpret its mixed state phase diagram in the language of strong-to-weak spontaneous symmetry breaking. We argue that in the dual model, the information critical phase arises because the spontaneously broken off-diagonal $\mathbb{Z}_{N}$ symmetry gets enhanced to a U(1) symmetry, resulting in a novel superfluid phase whose gapless modes involve coherent excitations of both the system and the environment. Finally, we propose an optimal decoding protocol for the corrupted $\mathbb{Z}_{N}$ Toric code and evaluate its effectiveness in recovering the fractional logical information preserved in the information critical phase. Our findings identify a gapless analog for mixed-state phases that still acts as a fractional topological quantum memory, thereby extending the conventional paradigm of quantum memory phases.
• Abstract（参考訳）: 量子臨界相 (quantum critical phase) は、位相空間の拡張領域であり、異なる相関長が特徴である。 情報臨界位相を混合状態相図の拡張領域として定義し、マルコフ長、条件付き相互情報(CMI)の減衰を規定する特徴的長さ尺度を分岐する。 このような位相は、CMIとコヒーレント情報の両方を評価することで、復号された$\mathbb{Z}_{N}$トーリック符号で生じる。 N>4$の場合、コヒーレント情報は熱力学限界の分数値に飽和し、有限個の論理情報が保存されていることを示す。 この相の密度行列はクーロン純状態の凸和に分解でき、そこでギャップド・エノンはギャップレス光子に再編成される。 さらに、拡張されていない$\mathbb{Z}_{N}$トーリック符号を考え、その混合状態位相図を強弱自然対称性の破れの言語で解釈する。 双対モデルでは、自発的に破れた$\mathbb{Z}_{N}$対称性がU(1)対称性に拡張され、空隙のないモードが系と環境のコヒーレントな励起を含む新しい超流動相が生じるため、情報臨界相が生じると論じる。 最後に、劣化した$\mathbb{Z}_{N}$ Toric符号に対する最適復号法を提案し、情報臨界相に保存された分数論理情報の復元の有効性を評価する。 本研究により, 混合状態相の空隙のないアナログが分数的トポロジカル量子メモリとして機能し, 従来の量子メモリ位相のパラダイムを拡張できることがわかった。

関連論文リスト

• Circuit-based chatacterization of finite-temperature quantum phases and self-correcting quantum memory [0.6656562529770005]
  ゼロ温度トポロジカルコードと同じ熱相にある任意の系が、マクロ的に長い時間量子情報をコヒーレントに保存していることを示す。 熱平衡系に情報をエンコードし、復号するために、明示的な符号化および復号化チャネル回路を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-18T17:55:15Z)
• Topological Phase Transitions and Mixed State Order in a Hubbard Quantum Simulator [36.556659404501914]
  トポロジカル位相遷移は、多体物理学における従来のパラダイムに挑戦する。 このような一次元対称性保護位相間の遷移を観察する。 以上の結果から、トポロジと情報がどのように量子相転移に影響を及ぼすかが示されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-05-22T17:58:35Z)
• Superradiant phase transitions in the quantum Rabi model: Overcoming the no-go theorem through anisotropy [30.342686040430962]
  超ラジアント相転移(SRPT)は、パラダイム的量子ラビモデルでは禁止されている。 異方性量子Rabiモデルにおいて、通常の位相から生じる2種類のSRPTを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-11T11:33:29Z)
• Quantum information scrambling in adiabatically-driven critical systems [49.1574468325115]
  量子情報スクランブル(quantum information scrambling)とは、量子多体系の多くの自由度に初期記憶された情報の拡散を指す。 ここでは、量子情報スクランブルの概念を、断熱進化中の臨界量子多体系に拡張する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-05T18:00:05Z)
• Stability of mixed-state quantum phases via finite Markov length [0.0]
  量子条件相互情報(CMI)が指数関数的に減衰する長さ尺度であるマルコフ長を提案する。 マルコフ長はその陰性遷移を除いて至る所で有限であることが示される。 これは混合状態相転移が陰極性転移と一致することを示唆し、準局所復号チャネルも示唆している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-10T18:00:00Z)
• Unconventional topological mixed-state transition and critical phase induced by self-dual coherent errors [0.0]
  電磁双対性と部分転移対称性の存在下では、位相相からの脱コヒーレンス誘起相転移は、かなり不規則でなければならないことを示す。 トポロジカル位相は、二重ヒルベルト空間における純状態として密度行列を見るとき、最大誤差率まで安定である。 次に、自己双対チャネルに従属する摂動的トーリックコードを考察し、臨界誤差率を超えて位相位相が破壊されるという数値的な証拠を見出す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-11T09:54:15Z)
• Mixed-state Quantum Phases: Renormalization and Quantum Error Correction [0.0]
  2つの混合状態は同じ相にあり、局所的な量子チャネルによる双方向接続によって定義される。 また、トリック符号に作用する局所雑音が論理情報を破壊できないことを証明することにより、混合状態位相と陰極性の関係を正確に把握する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-12T18:02:35Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。