論文の概要: Decohered color code and emerging mixed toric code by anyon proliferation: Topological entanglement negativity perspective

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.22521v2
• Date: Thu, 30 Apr 2026 06:57:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-01 14:06:12.561503
• Title: Decohered color code and emerging mixed toric code by anyon proliferation: Topological entanglement negativity perspective
• Title（参考訳）: デコヒードカラーコードとオニオン拡散による混合トーリックコード:トポロジカルエンタングルメント負性率の観点から
• Authors: Keisuke Kataoka, Yoshihito Kuno, Takahiro Orito, Ikuo Ichinose,
• Abstract要約: 我々は、デコヒーレンスの下でのカラーコードがどのように固有の混合状態位相秩序(imTO)を生じさせるかを研究する。 ハニカム格子の赤色リンク上でXX型作用素によって誘導されるデコヒーレンスに対して、結果として生じる混合状態が、カラーコードのトポロジ的特性の半分を継承することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study how the color code under decoherence gives rise to an intrinsic mixed-state topological order (imTO), which has no counterpart in pure ground states of local gapped Hamiltonians. For decoherence induced by XX-type operators on red links of the honeycomb lattice, we show that the resulting mixed state inherits half of the topological properties of the color code, including anyon content, logical operators, and topological entanglement structure. Using a gauging procedure for mixed stabilizer states, we identify the emergent phase as closely related to a single toric code. We characterize this phase by topological entanglement negativity (TEN) and perform efficient stabilizer-formalism simulations. While the pure color code has ${\rm TEN} = 2 \ln 2$, the maximally decohered state has ${\rm TEN} = \ln 2$, indicating emergence of a single toric code. By tuning the decoherence strength, we find a smooth crossover in TEN accompanied by a pronounced, nearly system-size-independent peak in its variance. We further show that the negativity exhibits characteristic scaling only for subsystem partitions commensurate with the triangular lattice of the emergent toric code. Our results demonstrate that negativity-based quantities provide powerful probes of mixed-state topological order generated by decoherence.
• Abstract（参考訳）: そこで本研究では,非コヒーレンス条件下でのカラーコードが,局所的ギャップを持つハミルトンの純基底状態と相反しない固有混合状態位相秩序(imTO)を生じさせる方法について検討する。 ハニカム格子の赤いリンク上でXX型作用素によって誘導されるデコヒーレンスに対して、結果として得られる混合状態が、エノン量、論理演算子、トポロジ的絡み合い構造を含むカラーコードのトポロジカル特性の半分を継承することを示す。 混合安定化器状態に対するガウイング法を用いて、創発相を単一のトーリック符号と密接に関連していると同定する。 我々は、この位相をトポロジカルエンタングルメント・ネガティビティ(TEN)により特徴づけ、効率的な安定化器形式シミュレーションを行う。 純粋なカラーコードは${\rm TEN} = 2 \ln 2$を持つが、最大デコヒール状態は${\rm TEN} = \ln 2$を持ち、単一のトーリックコードの出現を示す。 このデコヒーレンス強度を調整することにより、TENのスムーズなクロスオーバーと、その分散におけるほぼシステムサイズ非依存のピークが伴うことが分かる。 さらに, 初期トーリック符号の三角形格子と共役する部分系分割に対してのみ, 負性は特性的スケーリングを示すことを示す。 以上の結果から, 負性度に基づく量は, デコヒーレンスによって生じる混合状態トポロジカル秩序の強力なプローブとなることが示された。

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