論文の概要: Realization of decoherence-induced averaged symmetry-protected topological phases on quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07831v1
• Date: Mon, 07 Sep 2026 18:00:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-11 20:57:53.974356
• Title: Realization of decoherence-induced averaged symmetry-protected topological phases on quantum processors
• Title（参考訳）: 量子プロセッサ上でのデコヒーレンス誘起平均対称性保護位相の実現
• Abstract要約: 我々は,プログラマブル量子プロセッサ上でのデコヒーレンスによる平均SPT(ASPT)オーダーを実現する。 我々は、対称性電荷の崩壊によって生じる対称性の変換を観察する。 その結果,ASPT 命令の探索と工学へのゲートベースの経路が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.856553510045862
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Symmetry-protected topological (SPT) phases are conventionally formulated for pure states protected by exact symmetries. In open quantum systems, however, decoherence generates mixed-state ensembles in which average symmetry can instead emerge only after averaging over microscopic trajectories. In this work, we realize decoherence-induced averaged SPT (ASPT) order on programmable quantum processors. Starting from a one-dimensional cluster SPT, we engineer sublattice-selective Pauli-$Z$ dephasing through ancilla-assisted quantum circuits. We observe the resulting symmetry conversion through the decay of the symmetry charge. Moreover, a two-replica Renyi-2 string correlator measured through destructive SWAP readout remains nontrivial, revealing the ASPT structure encoded at the density-matrix level. We further show that the engineered dephasing redistributes spectral weight among reduced-stabilizer sectors while preserving the characteristic twofold pairing of the half-chain entanglement spectrum. These results establish a gate-based route to engineering and probing ASPT order and demonstrate structured decoherence as a programmable resource for realizing mixed-state topological quantum matter.
• Abstract（参考訳）: 対称性保護トポロジカル(SPT)相は、通常、正確な対称性によって保護された純粋な状態に対して定式化される。 しかし、オープン量子系では、デコヒーレンス(decoherence)は混合状態のアンサンブルを生成する。 本研究では,プログラマブル量子プロセッサ上でのデコヒーレンスによる平均SPT(ASPT)オーダーを実現する。 1次元のクラスタSPTから始めて、アシラアシスト量子回路を経由したサブラチテン選択のPauli-$Z$ dephasingを設計した。 我々は、対称性電荷の崩壊によって生じる対称性の変換を観察する。 さらに、破壊的なSWAP読み出しによって測定された2レプリカのRenyi-2文字列相関器は、非自明なままであり、密度行列レベルで符号化されたASPT構造が明らかである。 さらに, 半鎖エンタングルメントスペクトルの特徴的な2倍のペアリングを保ちながら, 安定化器セクター間のスペクトル重みを再評価した。 これらの結果は、ASPTの順序をエンジニアリングと探索するためのゲートベースの経路を確立し、混合状態のトポロジカル量子物質を実現するためのプログラム可能な資源として構造化されたデコヒーレンスを示す。

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