論文の概要: Preparation of a Laughlin-like fractional Chern insulator on a superconducting quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.41017v1
• Date: Thu, 29 Oct 2026 21:56:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-02 22:05:31.50327
• Title: Preparation of a Laughlin-like fractional Chern insulator on a superconducting quantum processor
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサを用いたラウリン様チャーン絶縁体の作製
• Abstract要約: フラクショナルチャーン絶縁体(FCI)は、分数量子ホール状態の格子アナログである。 我々は,IBM Nighthawk超伝導量子プロセッサ上でのボソニックFCIを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1749935196721634
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fractional Chern insulators (FCIs) are lattice analogues of fractional quantum Hall states, hosting topological order and fractionalized anyonic excitations. Their realization poses a demanding target for quantum simulation. Here, we realize a bosonic FCI on an IBM Nighthawk superconducting quantum processor using classically optimized variational circuits. We target a Laughlin-like state that is an exact zero-energy ground state of a long-range parent Hamiltonian on a torus, eliminating physical edges and providing a favorable geometry for accessing fractional quantum Hall physics in a small system. On a $4\times4$ qubit lattice, we prepare both the four-boson FCI ground state and a three-boson state hosting two quasiholes. Measurements of particle densities and correlations reproduce the characteristic structure of the target states, while reconstructed chiral magnetization currents resolve the circulating current pattern associated with the quasiholes. The preparation of these strongly correlated topological states with shallow circuits establishes a route toward the digital simulation and manipulation of fractionalized excitations, including measurements of topological invariants and anyonic braiding.
• Abstract（参考訳）: フラクショナルチャーン絶縁体(英: Fractional Chern Insulator、FCI)は、分数量子ホール状態の格子類似体であり、トポロジカル秩序と分数化された正準励起をホストする。 それらの実現は、量子シミュレーションの要求のターゲットとなる。 そこで我々は,古典的に最適化された変分回路を用いたIBM Nighthawk超伝導量子プロセッサ上でのボソニックFCIを実現する。 我々は、トーラス上の長い範囲の親ハミルトニアンの正確なゼロエネルギー基底状態であるラウリン様の状態をターゲットにし、物理的なエッジを排除し、小系における分数量子ホール物理学へのアクセスに好適な幾何学を提供する。 4\times4$ qubit 格子上では、4ボソンのFCI基底状態と2つの準ホールをホストする3ボソン状態の両方を準備する。 粒子密度の測定と相関は、ターゲット状態の特性構造を再現する一方、再構成されたキラル磁化電流は、準ホールに付随する循環電流パターンを解消する。 これらの強い相関した位相状態と浅い回路の合成は、位相不変量の測定や正準ブレイディングを含む分数化励起のデジタルシミュレーションと操作への経路を確立する。

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