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实现字符串网凝聚:斐波那契任何子 braiding 以通用门和采样色图多项式

量子物理 2025-07-08 v2 介观与纳米尺度物理 强关联电子 超导电性

摘要

拓扑有序多体量子系统真空态的精彩复杂性编码了其涌现粒子——任何子——的特征及其复杂的braiding互作。利用这一复杂性进行的经典预测性质,涉及斐波那契字符串网凝聚(Fib-SNC)及其斐波那契任何子,以超越经典计算。预期对Fib-SNC波函数进行采样可获得图对象色图多项式的估计,这是一项 provably hard 的经典任务。同时,交换Fib-SNC的任何子预期可实现容错通用量子计算。尽管如此,Fib-SNC及其任何子的物理实现仍然尚未实现。本文引入一种可扩展的动态字符串网准备(DSNP)方法,即使在近期量子处理器上也适用,通过可重新配置的图表动态准备Fib-SNC及其任何子。我们将DSNP方法与超导量子处理器结合,结合深度电路的复合误差缓解,成功在可扩展的方式下创建、测量和braiding Fib-SNC的任何子。我们通过测量其"任何子电荷"来认证任何子的创建,平均实验准确率为94%94\%。此外,我们验证了交换这些任何子可获得预期的黄金比例~ϕ\phi,平均准确率为98%98\%,测量不确定性为8%8\%。最后,我们对Fib-SNC进行采样,以在ϕ+2\phi+2处估计多个图的色图多项式。我们的结果为使用Fib-SNC及其任何子进行容错通用量子计算以及针对经典难题的实现奠定了原理基础。

关键词

引用

@article{arxiv.2406.12820,
  title  = {Realizing string-net condensation: Fibonacci anyon braiding for universal gates and sampling chromatic polynomials},
  author = {Zlatko K. Minev and Khadijeh Najafi and Swarnadeep Majumder and Juven Wang and Ady Stern and Eun-Ah Kim and Chao-Ming Jian and Guanyu Zhu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2406.12820},
  year   = {2025}
}

备注

4 pages and 4 figures with Supplemental Materials (49 pages, 20 Figures)