論文の概要: Digital Simulation of Non-Hermitian Knotted Bands on Quantum Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.26914v1
• Date: Wed, 29 Apr 2026 17:26:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-30 15:59:36.517429
• Title: Digital Simulation of Non-Hermitian Knotted Bands on Quantum Hardware
• Title（参考訳）: 量子ハードウェアにおける非エルミタンノットバンドのディジタルシミュレーション
• Authors: Truman Yu Ng, Yuzhu Wang, Wei Jie Chan, Ruizhe Shen, Tianqi Chen, Ching Hua Lee,
• Abstract要約: 我々は、非エルミートマルチバンドツイスターモデルのファミリーを導入し、複雑なブレイドバンド構造を特徴付けるために、非変分プロトコルを実装した。 ホップ連鎖やソロモンの結び目のような複雑なリンクの再構築を実験的に実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.478476487755366
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Knots and links represent a fundamental motif of non-local connectivity that permeates the physical sciences from string theory to protein folds. While spectral braiding has been explored in two-band non-Hermitian models across various platforms, its direct simulation and characterization on programmable quantum hardware, particularly beyond two strands, remains a formidable challenge due to the limitations of variational optimization in these systems. Here, we introduce a family of non-Hermitian multi-band twister models and implement a non-variational protocol to characterize their complex braided band structures on a programmable superconducting quantum processor. By mapping the winding of eigenstates to the spectral topology, we devise an efficient measurement strategy that extracts braid information, including braid words and knot invariants like the Alexander and Jones polynomials, without requiring full spectral tomography or repeated optimization. We experimentally demonstrate the reconstruction of complicated knots and links such as the Hopf chain and Solomon's knot. Our approach provides a general framework for investigating exotic non-Hermitian topology on near-term quantum devices, opening a route to simulate more sophisticated topological structures in knot theory.
• Abstract（参考訳）: 結び目と結び目は、弦理論からタンパク質の折り目まで物理科学を浸透させる非局所接続の基本的なモチーフである。 スペクトルブレイディングは様々なプラットフォームにまたがる2バンド非エルミートモデルで研究されているが、プログラマブル量子ハードウェア上での直接シミュレーションとキャラクタリゼーションは、特に2つのストランドを超えるが、これらのシステムにおける変分最適化の限界のため、依然として深刻な課題である。 ここでは、非エルミート多バンドツイスターモデルのファミリーを紹介し、プログラム可能な超伝導量子プロセッサ上で、複雑なブレイドバンド構造を特徴付けるための非変分プロトコルを実装した。 固有状態の巻線をスペクトルトポロジーにマッピングすることにより、完全スペクトルトモグラフィや繰り返し最適化を必要とせず、アレキサンダー多項式やジョーンズ多項式のような編み言葉や結び目不変量を含むブレイド情報を抽出する効率的な測定戦略を考案する。 複雑な結び目とホップ鎖やソロモンの結び目のようなリンクの再構築を実験的に実証した。 我々の手法は、近距離量子デバイス上でのエキゾチックな非エルミート位相の研究のための一般的な枠組みを提供し、結び目理論においてより洗練された位相構造をシミュレートする経路を開く。

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