Circuitos cuánticos para código tórico y modelo fractón X-cube

Circuitos cuánticos para código tórico y modelo fractón X-cube

Marca de tiempo: 13 de marzo de 2024 7:03 a. M.

Penghua Chen1, Bowen Yan1y Shawn X. Cui1,2

1Departamento de Física y Astronomía, Universidad Purdue, West Lafayette
2Departamento de Matemáticas, Universidad Purdue, West Lafayette

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Resumen

Proponemos un circuito cuántico sistemático y eficiente compuesto únicamente por puertas de Clifford para simular el estado fundamental del modelo de código de superficie. Este enfoque produce el estado fundamental del código tórico en $lceil 2L+2+log_{2}(d)+frac{L}{2d} rceil$ pasos de tiempo, donde $L$ se refiere al tamaño del sistema y $d$ representa la distancia máxima para restringir la aplicación de las puertas CNOT. Nuestro algoritmo reformula el problema en uno puramente geométrico, facilitando su extensión para alcanzar el estado fundamental de ciertas fases topológicas 3D, como el modelo tórico 3D en $3L+8$ pasos y el modelo de fractón X-cube en $12L+11 $ pasos. Además, introducimos un método de pegado que involucra mediciones, lo que permite que nuestra técnica alcance el estado fundamental del código tórico 2D en una red plana arbitraria y allana el camino hacia fases topológicas 3D más complejas.

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Imagen de portada: Construcción de un circuito cuántico para el modelo tórico 3D en una red $L por L por L$ sobre un toro tridimensional.

Resumen popular

En este artículo, presentamos un circuito cuántico sistemático y eficiente, compuesto únicamente por puertas de Clifford, para simular el estado fundamental de un código de superficie general con profundidad lineal. Nuestro algoritmo reformula el problema en un marco puramente geométrico, lo que facilita su extensión para lograr el estado fundamental de fases topológicas 3D específicas, como el modelo tórico 3D y el modelo de fractón X-cube, manteniendo al mismo tiempo la profundidad lineal. Además, presentamos un método de pegado que equilibra las capacidades de simulación con el uso de mediciones, allanando el camino para simulaciones más complejas de fases topológicas 3D e incluso el estado fundamental de los Pauli Hamiltonianos más generales.

► datos BibTeX

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Citado por

[1] Xie Chen, Arpit Dua, Michael Hermele, David T. Stephen, Nathanan Tantivasadakarn, Robijn Vanhove y Jing-Yu Zhao, "Circuitos cuánticos secuenciales como mapas entre fases con espacios", Revisión física B 109 7, 075116 (2024).

[2] Nathanan Tantivasadakarn y Xie Chen, "Operadores de cadenas para cadenas de Cheshire en fases topológicas", arXiv: 2307.03180, (2023).

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2024-03-17 11:18:40). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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