論文の概要: Nonplanar qubit with tunable gauge symmetry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.14229v1
- Date: Wed, 15 Jul 2026 18:00:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-17 17:01:32.876674
- Title: Nonplanar qubit with tunable gauge symmetry
- Title（参考訳）: 可変ゲージ対称性を持つ非平面量子ビット
- Abstract要約: 回路量子力学はジョセフソン接合量子ビットを超伝導キャビティに埋め込む。
非平面量子ビットがフラックス可変$mathbbZ_3$ゲージ対称性をもたらすことを示す。
- 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: Circuit quantum electrodynamics embeds Josephson junction qubits within superconducting cavities, and has emerged as a leading approach to quantum computing and quantum simulation. Despite the many permutations of circuit geometry that have been explored, Josephson connectivities have so far been planar, making them effectively low-dimensional. Here we show that a non-planar qubit -- a $3\times3$ crossbar Josephson array -- gives rise to flux-tunable $\mathbb{Z}_3$ combinatorial gauge symmetry (CGS), potentially enabling spin-liquid behavior when networked into a lattice. The observed excitation spectrum shows excellent agreement with predictions from a neural network trained to generate variational quantum states, demonstrating that we have predictive power over our high-dimensional quantum system. Fine-structure splittings near the CGS point are compatible with weak tunneling or symmetry breaking due to experimental imperfections. We additionally use the superconducting cavity to externally induce symmetry breaking, observing a restoration of symmetry at the CGS point where ground states differ only by a $\mathbb{Z}_3$ phase. This work initiates a general program exploring lattice gauge theories using the toolbox of circuit quantum electrodynamics. More broadly, introducing non-planar Josephson connectivities opens a vast space for experimental and theoretical exploration of structures in almost any imaginable dimensionality and geometry.
- Abstract（参考訳）: 量子力学はジョセフソン接合量子ビットを超伝導キャビティに埋め込んでおり、量子コンピューティングと量子シミュレーションの先駆的なアプローチとして現れている。
探索された回路幾何学の多くの置換にもかかわらず、ジョセフソンの連結性はこれまで平面的であり、効果的に低次元である。
ここでは、非平面量子ビット -- 3,\times3$ クロスバージョセフソンアレイ -- がフラックスチューナブル$\mathbb{Z}_3$ コンビナリアルゲージ対称性(CGS)を生じさせ、格子にネットワークされたときにスピン-液体の挙動を可能にすることを示す。
観測された励起スペクトルは、変動量子状態を生成するために訓練されたニューラルネットワークの予測と良好な一致を示し、我々の高次元量子システムに対する予測力を示す。
CGS点近傍の微細構造分裂は、実験の不完全性による弱いトンネルや対称性の破れと互換性がある。
さらに、超伝導空洞を用いて対称性の破れを外部に誘導し、基底状態が$\mathbb{Z}_3$相だけ異なるCGS点で対称性の回復を観察する。
この研究は、回路量子力学のツールボックスを用いて格子ゲージ理論を探求する一般的なプログラムを開始する。
より広義に、非平面ジョセフソン接続性を導入することは、ほぼすべての想像可能な次元と幾何学における構造を実験的に理論的に探索するための広大な空間を開く。
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