子系统对称性、量子元胞自动机与量子物质的计算相

量子物质相是量子计算概念的资源。本工作中，我们通过统一理解由子系统对称性保护的自旋对称保护拓扑（SPT）序及其与基于测量的量子计算（MBQC）的关系，在量子信息论与凝聚态物理概念间建立新联系。关键的统一要素是量子元胞自动机（QCA）概念，我们用以定义作用于二维晶格上刚性低维线或分形的子系统对称性。值得注意的是，这两类对称性在我们的框架中被等价处理。我们表明，在这些对称性保护下的非平凡 SPT 相中的态，可由该态的张量网络表示中存在同一 QCA 来指示，从而刻画这些相中均匀存在的纠缠结构。通过基于这些 QCA 构建 MBQC 方案，我们得以证明所构造的大多数相为量子物质的计算通用相，其中每个态都是通用 MBQC 的资源。有趣的是，我们的方法可构造出相对于先前实例具有实际优势（包括计算加速）的计算相。该方法的重大意义在于构造新颖的量子物质计算通用相，并展示了张量网络与量子信息论在分类子系统 SPT 序中的威力。