論文の概要: Disorder-induced quantum Fisher information in topological quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.30142v1
- Date: Thu, 24 Sep 2026 17:09:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-25 21:10:10.144846
- Title: Disorder-induced quantum Fisher information in topological quantum systems
- Title（参考訳）: 位相量子系における障害誘起量子フィッシャー情報
- Abstract要約: 固有ベイジ外部で作製したプローブの異常感度は,気象資源として有用であることを示す。
本研究では, 平均量子フィッシャー情報(QFI)が, 摂動強度や符号化時間に適する順序の値を超えることを示す。
- 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: The topological order of the Kitaev toric code is insensitive to disorder in its couplings since all star and plaquette operators commute; consequently, the stabilizer ground-state manifold is independent of the individual coupling strengths, and the phase remains stable against weak local perturbations. This insensitivity, however, is a property of the eigenstates and not of the dynamics they generate, and we show that the disorder sensitivity of a probe prepared outside that eigenbasis can be a metrological resource. In particular, we investigate the estimation of the strength of three topological-order-breaking perturbations, the nonlinear Castelnovo-Chamon deformation, nearest-neighbor Ising interactions, and a magnetic field along horizontal edges, encoded on an initially separable probe through unitary evolution under the disordered toric code Hamiltonian. We demonstrate that the quenched average quantum Fisher information (QFI), a figure of merit for metrological precision, exceeds that of its ordered counterpart in suitable regimes of perturbation strength and encoding time. For the ordered case, we further identify optimal product probes, for which the quadratic and cubic terms of the short-time expansion vanish identically, leaving a transient quartic scaling of QFI. Interestingly, this window persists as long as the multipartite entanglement generated by the encoding continues to increase, and it survives under local dephasing, bit-flip, and amplitude damping noise acting independently on each site, with the non-unital channel being the least detrimental.
- Abstract（参考訳）: 北エブトーリック符号の位相順序は、すべての恒星とプラケット作用素が可換であるため、結合の混乱に敏感であり、したがって安定化基底状態多様体は個々の結合強度とは独立であり、位相は弱い局所摂動に対して安定である。
しかし、この感度は固有状態の性質であり、それらが生成するダイナミクスではない。
特に, 3つのトポロジカル秩序破壊摂動, 非線形カステルノボ-チャモン変形, 近傍のイジング相互作用, および水平端に沿った磁場の強度を, 乱れたトーリック符号ハミルトニアンの下でのユニタリ進化を通じて, 初期分離可能なプローブに符号化した。
計算精度の指標であるクエンチド平均量子フィッシャー情報(QFI)が摂動強度や符号化時間に適する順序の値を上回ることを示した。
順序付きの場合は、QFIの過渡的四次スケールを残したまま、時間拡張の2次項と3次項が同一に消える最適積プローブを更に同定する。
興味深いことに、このウィンドウはエンコーディングによって生成されるマルチパーティイトの絡み合いが増加し続ける限り持続し、局所的なデフォーカス、ビットフリップ、振幅減衰ノイズが各部位で独立に作用し、非ユニタリチャネルは最も有害である。
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