論文の概要: Fractional Topological Phases, Flat Bands, and Robust Edge States on Finite Cyclic Graphs via Single-Coin Split-Step Quantum Walks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.07701v1
• Date: Sun, 08 Mar 2026 15:59:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-10 15:13:15.032566
• Title: Fractional Topological Phases, Flat Bands, and Robust Edge States on Finite Cyclic Graphs via Single-Coin Split-Step Quantum Walks
• Title（参考訳）: 単一コイルスプリットステップ量子ウォークによる有限周期グラフ上の分断位相、フラットバンド、ロバストエッジ状態
• Authors: Dinesh Kumar Panda, Colin Benjamin,
• Abstract要約: 有限巡回グラフ上に実装された完全ユニタリで非作用的な離散時間量子ウォークにおける分数位相位相の最初の実現について報告する。 SCSS-CQW(Single-coin split-step cyclic quantum walk)を用いて、従来の巡回量子ウォーク力学では到達できない位相現象を明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We report the first realization of a fractional topological phase in a fully unitary, noninteracting discrete-time quantum walk implemented on finite cyclic graphs. Using a single-coin split-step cyclic quantum walk (SCSS-CQW), we uncover topological phenomena that are inaccessible within conventional cyclic quantum-walk dynamics. The protocol enables controlled engineering of quasienergy spectra, flat bands, and topological phase transitions through the step-dependency parameter and coin-rotation angle. We show that cyclic graphs with even and odd numbers of sites exhibit qualitatively different band structures, while rotational flat bands arise exclusively in $4n$-site cycles; a general analytic condition for their emergence is derived. The SCSS-CQW produces fractional winding numbers $\pm \frac{1}{2}$ (Zak phases $\pm \fracπ{2}$), in sharp contrast with the integer invariants of standard quantum walks. These fractional invariants lead to an unconventional bulk--boundary correspondence and support edge states beyond the usual integer topological classification. In the step-dependent protocol, transitions between distinct fractional winding sectors generate robust edge modes. Numerical simulations show that these states remain stable in the presence of both dynamic and static coin disorder as well as phase-preserving perturbations, while survival-probability analysis demonstrates their long-time persistence. Requiring only a constant number of detectors independent of the evolution time, the proposed scheme offers a minimal-resource and experimentally accessible platform for realizing fractional topology, flat bands, and protected edge states in small-scale synthetic quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 有限巡回グラフ上に実装された完全ユニタリで非作用的な離散時間量子ウォークにおける分数位相位相の最初の実現について報告する。 SCSS-CQW(Single-coin split-step cyclic quantum walk)を用いて、従来の巡回量子ウォーク力学では到達できない位相現象を明らかにする。 このプロトコルは、ステップ依存性パラメータとコイン回転角を通した準エネルギースペクトル、平坦バンド、位相相転移の制御工学を可能にする。 偶数および奇数のサイトを持つ巡回グラフは定性的に異なるバンド構造を示す一方、回転平坦なバンドは4n$-siteサイクルでのみ発生する。 SCSS-CQW は、標準的な量子ウォークの整数不変量と鋭い対比で、分数の巻数 $\pm \frac{1}{2}$ (Zak phases $\pm \fracπ{2}$) を生成する。 これらの分数不変性は、通常の整数位相分類を超えた非伝統的なバルク-バウンダリー対応とエッジ状態を支持する。 ステップ依存プロトコルでは、異なる分数的な巻線セクター間の遷移が堅牢なエッジモードを生成する。 数値シミュレーションにより、これらの状態は、動的および静的なコイン障害および位相保存摂動の存在下で安定であり、生存確率解析は長期間の持続性を示す。 進化時間に依存しない一定の数の検出器しか必要とせず、提案手法は、小規模合成量子システムにおいて、分数位相、平坦帯、保護エッジ状態を実現するための最小リソースで実験的に利用できるプラットフォームを提供する。

関連論文リスト

• Robust Floquet Topological Phases and Anomalous $π$-Modes in Quasiperiodic Quantum Walks [0.0]
  フィボナッチ変調コインパラメータによって駆動される1次元離散時間量子ウォークの大域的位相図を明らかにする。 厳密な量子化された巻数$=-1$と指数的に局所化されたエッジ状態によって定義されるロバストな位相を同定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-01-29T06:48:38Z)
• Temporal nonclassicality in continuous-time quantum walks [0.0]
  非古典性の単一時間と多時間量子化器を組み合わせることで、連続時間量子ウォークの真に量子的な特徴を解明する。 D_mathrmQC(t)$の既知の線形スケーリングとは異なる、$barK(t)$の二次的短時間スケーリングを実証する。 次に、その解析をマルコフの開系力学に拡張し、位置ベースとエネルギーベースでのデファス化に焦点をあてる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-12-21T20:15:28Z)
• Quantum walks reveal topological flat bands, robust edge states and topological phase transitions in cyclic graphs [0.0]
  位相位相、エッジ状態、フラットバンドは、トポロジカル量子コンピューティングとノイズ耐性情報処理の鍵となる資源である。 循環グラフ上のステップ依存量子ウォークに基づくスキームを導入し,エキゾチックな位相現象をシミュレートする。 我々は,エッジ状態が中等度な静的および動的ゲート障害に対して頑健であり,相保存摂動に対して安定であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-23T06:39:24Z)
• 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)
• Observation of extrinsic topological phases in Floquet photonic lattices [0.0]
  離散ステップ歩行に特有の位相位相の観察を報告する。 我々の研究は、量子ウォークの対象となる粒子のトポロジカルモードの工学の新しい視点を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-18T20:37:53Z)
• 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)
• Genuine Multipartite Correlations in a Boundary Time Crystal [56.967919268256786]
  境界時間結晶(BTC)における真の多重粒子相関(GMC)について検討する。 我々は(i)GMCの構造(順序)をサブシステム間で解析し、(ii)初期の非相関状態に対するビルドアップダイナミクスを解析する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-21T20:25:02Z)
• Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor [80.17270167652622]
  量子体系は、その低温平衡状態において豊富な相構造を示す。 超伝導量子ビット上の固有状態秩序DTCを実験的に観測する。 結果は、現在の量子プロセッサ上での物質の非平衡相を研究するためのスケーラブルなアプローチを確立する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-28T18:00:03Z)

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。