对称保护的自纠错量子存储器
量子物理
2020-08-24 v3 强关联电子
摘要
自纠错量子存储器能够存储和保护量子信息，其时间随系统尺寸无界增长，且无需主动纠错。我们证明了对称性可在三维自旋晶格模型中导致自纠错。特别地，我们研究了由二维对称富集拓扑（SET）相给出的编码，这些相自然地出现在三维对称保护拓扑（SPT）相的边界上。我们发现，尽管传统的定域对称性不足以为此类对易哈密顿量模型提供自纠错，但一种称为1-形式对称性的广义对称性足以保证自纠错。我们用量子计算理论中的三维“簇态”模型说明了这一事实。该模型是一种自纠错存储器，信息编码在边界上的二维SET有序相中，由体相中热稳定的SPT有序相保护。我们还在该背景下研究了规范色码。最后，注意到1-形式对称性是非常强的约束，我们认为拓扑有序系统可具有涌现的1-形式对称性，即对称性自然出现而无需外部强制的模型。
引用
@article{arxiv.1805.01474,
title = {Symmetry-protected self-correcting quantum memories},
author = {Sam Roberts and Stephen D. Bartlett},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.01474},
year = {2020}
}
备注
39 pages, 16 figures, comments welcome; v2 includes much more explicit detail on the main example model, including boundary conditions and implementations of logical operators through local moves; v3 published version