論文の概要: Variational preparation and characterization of chiral spin liquids in quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.14769v1
• Date: Mon, 16 Feb 2026 14:20:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-17 16:22:50.455724
• Title: Variational preparation and characterization of chiral spin liquids in quantum circuits
• Title（参考訳）: 量子回路におけるキラルスピン液体の変分合成とキャラクタリゼーション
• Authors: Zi-Yang Zhang, Donghoon Kim, Ji-Yao Chen,
• Abstract要約: スピン系のキラルトポロジカル位相は、変分量子固有解法フレームワークを用いて量子回路で生成可能であることを示す。 本研究では, この手法により, トポロジカル基底状態縮退とカイラルエッジモードの両方を忠実に捉えることができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 23.68925913342669
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum circuits have been shown to be a fertile ground for realizing long-range entangled phases of matter. While various quantum double models with non-chiral topological order have been theoretically investigated and experimentally implemented, the realization and characterization of chiral topological phases have remained less explored. Here we show that chiral topological phases in spin systems, i.e., chiral spin liquids, can be prepared in quantum circuits using the variational quantum eigensolver (VQE) framework. On top of the VQE ground state, signatures of the chiral topological order are revealed using the recently proposed tangent space excitation ansatz for quantum circuits. We show that, both topological ground state degeneracy and the chiral edge mode can be faithfully captured by this approach. We demonstrate our approach using the Kitaev honeycomb model, finding excellent agreement of low-energy excitation spectrum on quantum circuits with exact solution in all topological sectors. Further applying this approach to a non-exactly solvable chiral spin liquid model on square lattice, the results suggest this approach works well even when the topological sectors are not exactly known.
• Abstract（参考訳）: 量子回路は、物質の長距離の絡み合った位相を実現するための肥大な地盤であることが示されている。 非キラルトポロジカル秩序を持つ様々な量子二重モデルは理論的に研究され、実験的に実装されているが、キラルトポロジカル位相の実現とキャラクタリゼーションはいまだに研究されていない。 ここでは、スピン系のキラルトポロジカル相、すなわちキラルスピン液体が、変分量子固有解法(VQE)フレームワークを用いて量子回路で生成可能であることを示す。 VQE基底状態の上に、最近提案された量子回路の接空間励起アンサッツを用いて、キラルトポロジカル秩序のシグネチャが明らかにされる。 本研究では, この手法により, トポロジカル基底状態縮退とカイラルエッジモードの両方を忠実に捉えることができることを示す。 提案手法は, 量子回路上での低エネルギー励起スペクトルの整合性に優れ, 全位相領域における正確な解を求めるため, 北エフハニカムモデルを用いて実証する。 さらに、このアプローチを正方格子上の非正確に解けるキラルスピン液体モデルに適用すると、位相セクターが正確には分かっていない場合でも、このアプローチはうまく機能することを示唆する。

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