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使用 ZX 演算的拓扑序图示诊断法

强关联电子 2025-09-17 v1 量子物理

摘要

建立拓扑序的普适诊断法仍是一个未解决的理论挑战。特别地,通过熵面积律诊断长程纠缠会受到虚假贡献的影响,无法明确识别拓扑序。在此,我们设计了一种基于 ZX 演算(一种图形化张量网络)的协议,以绕过熵计算来确定一个态的拓扑序。该协议以态的实空间二分为输入,返回一个 ZX 等值线图 DA\mathcal{D}_{\partial A},该图仅在长程纠缠态中显示长程图连通性。我们验证了该协议,表明环面码和颜色码的等值线图除非局域节点数量外是等价的,而非局域节点数量区分了它们的拓扑序。这些节点的数量对边界和基态叠加的选择具有鲁棒性,并且在平庸态中不存在,即使是那些具有虚假熵贡献的平庸态。我们的结果突出了 ZX 演算作为检测拓扑长程纠缠工具的地位,其利用了图示推理相对于熵诊断的优势。

关键词

引用

@article{arxiv.2509.12355,
  title  = {A graphical diagnostic of topological order using ZX calculus},
  author = {Sergi Mas-Mendoza and Richard D. P. East and Michele Filippone and Adolfo G. Grushin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2509.12355},
  year   = {2025}
}

备注

5 pages, 26 pages of supplemental material