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$\mathbb{Z}_2$ 托克代码的 exact $\mathbb{Z}_2$ 电磁二重性非 Clifford

强关联电子 2026-04-01 v2 高能物理 - 理论 量子物理

摘要

二维 Z2\mathbb{Z}_2 托克代码具有交换电磁准粒子的全局对称性,称为电磁二重性。已知的实现包括晶格平移对称性、由 Clifford 电路生成的 exact Z4\mathbb{Z}_4 对称性,以及由非 Clifford 电路生成的 exact Z2\mathbb{Z}_2 对称性。我们证明,Clifford 电磁二重性无法实现 exact internal Z2\mathbb{Z}_2 对称性。这一结果对具有 ll 个晶格单位的粗略平移不变性的对称性进行严格证明。因此,exact internal Z2\mathbb{Z}_2 电磁二重性必须是非 Clifford 的,而通用的 internal Clifford 实现必然具有 m2m\ge 2Z2m\mathbb{Z}_{2^m} 代数。我们的结果暗示了 exact 电磁二重性代数与电路 Clifford 阶层之间的意想不到的联系。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.28230,
  title  = {Exact $\mathbb{Z}_2$ electromagnetic duality of $\mathbb{Z}_2$ toric code is non-Clifford},
  author = {Ryohei Kobayashi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28230},
  year   = {2026}
}

备注

7 pages, 2 figures. Added a ref, minor edit