通过与玻色子浴耦合增强环面码的热稳定性

我们提出并研究了一种具有自校正特性的量子存储器模型，其在非零温度下的寿命随系统尺寸任意增长。这是通过将二维 $L \times L$ 环面码局部耦合到立方晶格上跳跃的三维玻色子浴来实现的。当环面码的稳定子算符与玻色子的位移算符耦合时，我们通过极化子变换精确求解了该模型，并表明产生任意子的能量惩罚随 $L$ 线性增长。当环面码的稳定子算符与玻色子密度算符耦合时，我们利用微扰论表明任意子的能量惩罚随 $\ln(L)$ 缩放。对于给定的误差模型，这些能量惩罚导致存储的量子信息寿命分别随 $L$ 呈指数增长和多项式增长。此外，我们展示了如何选择合适的耦合方案以阻碍任意子的跳跃（而不仅仅是其产生），其能垒与任意子产生能隙同阶。我们认为，耦合到三维海森堡铁磁体的环面码在其低能区实现了我们的模型。最后，我们讨论了存在微扰时拓扑序稳定性的微妙问题。虽然我们未推导出拓扑序的严格证明，但我们提出了启发式论证，表明当作用于环面码自旋的微扰算符与玻色子环境耦合时，拓扑序保持完整。