論文の概要: Demonstration of Discrete-Time Quantum Walks and Observation of Topological Edge States in a Superconducting Qutrit Chain

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01759v1
• Date: Mon, 05 Jan 2026 03:28:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-06 16:25:22.750805
• Title: Demonstration of Discrete-Time Quantum Walks and Observation of Topological Edge States in a Superconducting Qutrit Chain
• Title（参考訳）: 離散時間量子ウォークの実証と超電導クオリット鎖の位相的エッジ状態の観察
• Authors: Kun Zhou, Jian-Wen Xu, Qi-Ping Su, Yu Zhang, Xiang-Min Yu, Zhuang Ma, Han-Yu Zhang, Hong-Yi Shi, Wen Zheng, Shu-Yi Pan, Yi-Hao Kang, Zhi-Guo Huang, Chui-Ping Yang, Shao-Xiong Li, Yang Yu,
• Abstract要約: 量子ウォークは、普遍的な量子コンピューティングとアルゴリズム研究のための汎用的なツールである。 超伝導回路における拡張性DTQWを実験的に実証し、量子ウォークの量子列における弾道的な拡散を観察した。 この2つの位相相の界面に有界な粒子ホール対称性保護エッジ状態が超伝導プラットフォームで初めて観測された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.102971758474734
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum walk serves as a versatile tool for universal quantum computing and algorithmic research. However, the implementation of discrete-time quantum walks (DTQWs) with superconducting circuits is still constrained by some limitations such as operation precision, circuit depth and connectivity. With improved hardware efficiency by using superconducting qutrits (three-level systems), we experimentally demonstrate a scalable DTQW in a superconducting circuit, observing the ballistic spreading of quantum walk in a qutrit chain. The usage of qutrits in our implementation allows hardware efficiently encoding of the walker position and the coin degree of freedom. By exploiting the flexibility and intrinsic symmetries of qutrit-based DTQWs, we successfully prepare two topological phases in the chain. For the first time, particle-hole-symmetry-protected edge states, bounded at the interface between these two topological phases, are observed in the superconducting platform. Measured parameter dependencies further validate the properties of edge states. The scalability and gate-control compatibility of the demonstrated DTQWs enable a versatile tool for superconducting quantum computing and quantum simulation.
• Abstract（参考訳）: 量子ウォークは、普遍的な量子コンピューティングとアルゴリズム研究のための汎用的なツールである。 しかし、超伝導回路による離散時間量子ウォーク(DTQW)の実装は、操作精度、回路深さ、接続性といったいくつかの制限によって制限されている。 超伝導クエトリット(3レベルシステム)を用いてハードウェア効率を向上し,超伝導回路における拡張性DTQWを実験的に実証し,量子ウォークの量子列における弾道的な拡散を観察した。 実装におけるクォートリットの使用により、ハードウェアは歩行位置とコインの自由度を効率的に符号化することができる。 四重項系DTQWのフレキシビリティと固有対称性を利用して、2つの位相位相をチェーンで生成することに成功した。 この2つの位相相の界面に有界な粒子ホール対称性保護エッジ状態が超伝導プラットフォームで初めて観測された。 測定されたパラメータ依存は、エッジ状態の特性をさらに検証する。 DTQWのスケーラビリティとゲート制御の互換性は、量子コンピューティングと量子シミュレーションを超伝導するための汎用的なツールを可能にする。

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