論文の概要: Confinement-Tunable Synthetic Gauge Fields and Floquet Topological Phenomena in a Driven Quantum Wire Qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.13859v2
• Date: Fri, 23 Jan 2026 12:43:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-26 14:27:27.311518
• Title: Confinement-Tunable Synthetic Gauge Fields and Floquet Topological Phenomena in a Driven Quantum Wire Qubit
• Title（参考訳）: 駆動量子線量子ビットにおける閉じ込め可変合成ゲージ場と浮動小数点位相現象
• Authors: Feulefack Ornela Claire, Dongmo Tedo Lynsia Saychele, Danga Jeremie Edmond, Keumo Tsiaze Roger Magloire, Fridolin Melong, Kenfack-Sadem Christian, Fotue Alain Jerve, Mahouton Norbert Hounkonnou, Lukong Cornelius Fai,
• Abstract要約: パラボリック量子ワイヤのスピン量子ビットは、新しいフロケトポロジカル現象につながる閉じ込め可能な合成ゲージ場を示す。 フレームワークは、その固有のレジリエンスをデコヒーレンスに定量的に分析することで、マルチキュービットの絡み合い生成に拡張される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Theoretical analysis demonstrates that a spin qubit in a parabolic quantum wire, when driven by a bichromatic field, exhibits a confinement-tunable synthetic gauge field leading to novel Floquet topological phenomena. The underlying mechanism for topological protection of qubit states against time-periodic perturbations is presented. The analysis reveals a confinement-induced topological Landau-Zener transition, characterized by a shift from preserved symmetries to chiral interference patterns in Landau-Zener-St$\ddot{u}$ckelberg-Majorana interferometry. The emergence of non-Abelian geometric phases under cyclic evolution in curved confinement and phase-parameter space is identified, enabling holonomic quantum computation. Furthermore, the prediction of unconventional Floquet-Bloch oscillations in the quasi-energy and resonance transition probability spectra as a function of the biharmonic phase indicates exotic properties, such as fractal spectra and fractional Floquet tunnelling. These phenomena provide direct evidence of coherent transport in the synthetic dimension. Concrete experimental pathways for realizing these effects in semiconductor heterostructures are proposed, and the framework is extended to multi-qubit entanglement generation with a quantitative analysis of its inherent resilience to decoherence. Collectively, these findings position quantum wire materials as a versatile and scalable platform for Floquet engineering, topological quantum control, and fault-tolerant quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 理論的解析は、双色場によって駆動されるパラボリック量子ワイヤ内のスピン量子ビットが、新しいフロケ位相現象をもたらす閉じ込め可能な合成ゲージ場を示すことを示した。 時周期摂動に対するキュービット状態の位相的保護のメカニズムについて述べる。 この分析により,ランドー-ツェナー-St$\ddot{u}$ckelberg-Majorana干渉計の保存対称性からキラル干渉パターンへのシフトが特徴の閉じ込め誘起トポロジカルランドー-ツェナー転移が明らかになった。 曲線閉じ込めおよび位相パラメータ空間における循環的進化の下での非アベル幾何学的位相の出現を同定し、ホロノミック量子計算を可能にする。 さらに, 準エネルギーおよび共振遷移確率スペクトルをバイハーモニック相の関数として, フラクタルスペクトルやフラクタルフロックトンネルなどの異方性を示す。 これらの現象は、合成次元におけるコヒーレント輸送の直接的な証拠となる。 半導体ヘテロ構造におけるこれらの効果を実現するための具体的な実験経路が提案され、この枠組みは、その固有のレジリエンスをデコヒーレンスに定量的に分析することにより、多ビットの絡み合い生成に拡張される。 これらの知見は、量子ワイヤ材料をフロケット工学、トポロジカル量子制御、フォールトトレラント量子情報処理のための汎用的でスケーラブルなプラットフォームとして位置づけている。

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