自校正量子存储的可行性及拓扑序的热稳定性

最近，人们逐渐认识到，凝聚态物理中讨论的有限温度下拓扑有序系统的热稳定性，可以通过研究量子信息科学中讨论的自校正量子存储的可行性来探讨。在此，基于这种对应关系，我们提出一个可能涵盖一大类物理上可实现的量子存储的量子码模型。该模型由一类特定的带隙自旋哈密顿量（称为稳定子哈密顿量）支持，这些哈密顿量具有平移对称性，并且基态数目很少，不随系统尺寸增长。我们证明，由于逻辑算符几何形状的某种拓扑约束，该模型不能作为自校正量子存储工作。这个量子编码理论结果意味着，该模型所涵盖或近似的系统不可能具有热稳定的拓扑序，也就是说，在二维和三维空间中，没有任何系统能够同时抵抗热涨落和局域扰动。