論文の概要: Generating quantum error correcting codes from topological pre-thermal scars
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.05699v1
- Date: Fri, 04 Sep 2026 20:11:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-12 12:50:44.898151
- Title: Generating quantum error correcting codes from topological pre-thermal scars
- Title（参考訳）: トポロジカル前熱傷からの量子誤り訂正符号の生成
- Abstract要約: 量子多体傷(Quantum many-body scars)は、他の熱化スペクトルに埋め込まれた希少な非熱状態である。
我々は、多体スペクトルローカライザを用いて、非熱状態発見と証明可能な量子誤り訂正を接続するエンドツーエンドフレームワークを開発する。
本研究は,非熱的多体状態の同定から量子情報保護への活用までの体系的な経路を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.94429692322632
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum many-body scars are rare nonthermal states embedded within otherwise thermalizing spectra, making them promising candidates for storing and manipulating quantum information. However, a general framework that can both identify such states without prior knowledge of their microscopic scarring mechanism and determine when they enable a quantum error correcting code has remained elusive. Here, we develop an end-to-end framework connecting nonthermal-state discovery to certifiable quantum error correction using a many-body spectral localizer. By searching for states jointly localized in energy and a diagnostic observable in systems with a many-body grading symmetry, the spectral localizer identifies candidate scars within dense many-body spectra in tandem with a topological index whose shifts determine their graded subspace. For suitable pairs of same-graded scars, the grading renders grading-odd errors exactly detectable, while their localization can suppress the logical action of sufficiently local grading-even error products, yielding an approximate Knill--Laflamme condition and an operator-algebra quantum error-correction structure. We demonstrate the scar-identification framework in one- and two-dimensional density-difference-dependent bosonic models and in the PXP model, and explicitly construct the resulting approximate quantum code in the one-dimensional bosonic system. Our results establish a systematic route from identifying nonthermal many-body states to exploiting them for protecting quantum information, and position pseudospectral methods as a broadly applicable tool for discovering useful behaviors in interacting quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 量子多体傷(quantum many-body scars)は、他のスペクトルに埋め込まれた希少な非熱的状態であり、量子情報の保存と操作の候補となる。
しかし、これらの状態を顕微鏡的なスキャリング機構の事前の知識なしに識別し、量子エラー訂正コードをいつ有効にするかを判断できる一般的なフレームワークは、未解明のままである。
本稿では,多体スペクトルローカライザを用いた非熱的状態発見と証明可能な量子誤り訂正を接続するエンドツーエンドフレームワークを開発する。
スペクトルローカライザは、エネルギーで共同局在した状態と多体階調対称性を持つ系における診断可能な状態を探すことにより、シフトが階調付き部分空間を決定するトポロジカルインデックスと密集多体スペクトル内の候補傷を同定する。
同じ段階の傷の適切なペアに対して、グルーディングはグルーディング・オードの誤差を正確に検出し、ローカライゼーションは十分な局所的なグルーディング・イ・エラー生成物の論理的作用を抑えることができ、近似的なKnill--Laflamme条件と演算子-代数的量子誤差補正構造が得られる。
本研究では,1次元および2次元密度差依存ボソニックモデルとPXPモデルにおいてスカー識別の枠組みを実証し,その結果の近似量子コードを1次元ボソニック系で明示的に構築する。
本研究は,非熱的多体状態の同定から量子情報保護への活用までの体系的な経路を確立し,量子システム間の相互作用において有用な振る舞いを発見するための広く応用可能なツールとして擬似分光法を位置づけた。
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