論文の概要: Multiple Topological Haldane Phases for Symmetry-Protected Quantum Information Processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.12685v1
• Date: Wed, 10 Jun 2026 21:15:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-12 15:55:27.465807
• Title: Multiple Topological Haldane Phases for Symmetry-Protected Quantum Information Processing
• Title（参考訳）: 対称性を持つ量子情報処理のための複数のトポロジカルハロゲン相
• Authors: João Pedro Gama D'Elia, Irene D'Amico, Thereza Paiva,
• Abstract要約: 対称保護位相は実システムにおける回路モデル量子計算に利用できることを示す。 本研究は, 実システムにおける回路モデル量子計算において, 対称性保護位相を直接利用できることを実証するものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Symmetry-protected topological phases have attracted significant interest at the fundamental level and as a potential platform for quantum information processing, owing to their protected edge states and resilience to perturbations. Applying these features for practical and efficient quantum computation is highly desirable, but remains an open challenge. Here, we demonstrate the partitioning into multiple independent Haldane phase subsystems of a single spin-1/2 ladder system and propose this as a scalable architecture for gate-based quantum computation, which takes advantage of the symmetry-protected topological order. We encode qubits in the two topological states of the $S^{z}=0$ sector of each subsystem. Finite-size effects, typically viewed as detrimental, instead provide a controllable energy splitting that enables single-qubit rotations using only local magnetic fields. An Ising-type interaction between neighboring subsystem edges generates entangling gates, enabling universal quantum computation driven by two control parameters that are easily accessible experimentally. Our results demonstrate how symmetry-protected topological phases can be directly harnessed for circuit-model quantum computation in realistic systems.
• Abstract（参考訳）: 対称性で保護された位相相は、基本レベルと、その保護されたエッジ状態と摂動に対するレジリエンスのため、量子情報処理の潜在的プラットフォームとして大きな関心を集めている。 これらの機能を実用的で効率的な量子計算に適用することは非常に望ましいが、依然としてオープンな課題である。 ここでは、単一スピン-1/2ラダー系の複数の独立Haldane相サブシステムへの分割を実証し、対称性を保護した位相秩序を生かしたゲート型量子計算のスケーラブルなアーキテクチャとして提案する。 各部分系の$S^{z}=0$セクターの2つの位相状態の量子ビットを符号化する。 一般的に除草効果と見なされる有限サイズの効果は、制御可能なエネルギー分割を提供し、局所磁場のみを用いて単一量子ビットの回転を可能にする。 隣接するサブシステムエッジ間のIsing型相互作用はエンタングゲートを生成し、実験的に容易にアクセス可能な2つの制御パラメータによって駆動される普遍的な量子計算を可能にする。 本研究は, 実システムにおける回路モデル量子計算において, 対称性保護位相を直接利用できることを実証するものである。

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