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脱缔下的信息临界相

量子物理 2025-12-29 v1 无序系统与神经网络 统计力学

摘要

量子临界相是由关联长度发散所定义的相空间的扩展区域。类比地,我们定义信息临界相为混合态相图中,马尔可夫长度(条件互信息衰减的特征长度尺度)发散的扩展区域。我们通过评估条件互信息和相干信息(后者量化编码逻辑量子比特的鲁棒性)来证明此类相的存在。对于 N>4,系统存在一种介于可解码相和不可解码相之间的信息临界相,在热力学极限中,相干信息饱和为分数值,表明仍保留了一部分逻辑信息。我们指出,该相中的密度矩阵可分解为库仑纯态的凸组合,其中缺失任何子构成了无能隙光子。我们进一步考虑未约化的 Z_N Toric 码,并以强到弱的自发对称性破坏语言来解释其混合态相图。我们认为,在双模型中,信息临界相是由于自发破坏的非对角 Z_N 对称性被增强为 U(1) 对称性而产生的,这导致一种新型的超流相,其无能隙模式涉及系统和环境的相干激发。最后,我们提出了一个用于恢复被损坏 Z_N Toric 码中保留的分数逻辑信息的优化解码协议,并评估了其在信息临界相中有效恢复该逻辑信息的能力。我们的发现识别了一种混合态相仍然发挥作用的无能隙类比,同时作为分数拓扑量子存储器工作,从而扩展了传统量子存储相的范畴。

关键词

引用

@article{arxiv.2512.22121,
  title  = {Information Critical Phases under Decoherence},
  author = {Akash Vijay and Jong Yeon Lee},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2512.22121},
  year   = {2025}
}