●研究概要 量子比特是量子计算机的物理组成部分,当它与环境相互作用时,量子信息就会丢失,从而导致计算错误。纠错的困难一直是量子计算机发展的瓶颈。拓扑量子计算在原理上具有容错性,被广泛认为是一种克服这一问题的技术。实现拓扑量子计算的起点是操纵被称为任意子的准粒子(基本激发)的运动。三维空间中的粒子分为玻色子或费米子。另一方面,违背这一传统观念的准粒子(任意子)可能存在于二维电子系统中。当一个任意子绕着另一个任意子往返时,系统的初始状态和最终状态在量子力学上是不同的;这种操作称为“编织”。拓扑量子计算机使用这些不同的状态作为量子信息。该项目研究分数量子霍尔态中任意子的按需编织动态控制,为实现拓扑量子计算机铺平道路。
σ -1 1 aℓσ -1 1 a =aℓσ -1 1 1 a s -1 1 s -1 1 s -1 1 b s -1 b s -1 1 b = b = bℓ= bℓσ -1 1 1 bℓσ -1 bℓσ -1 1σ11 1 1 aℓσ -1 1 aℓσ -1 1 a 1 a 1 1 a s 1 1
量子自旋液体和曾经是凝结物理学主体的量子自旋液体,现在在各种Qubits中实现,提供了前所未有的机会,以研究多体量子渗透状态的典型物理学。量子不可避免地会暴露于环境的效果,例如熔融和耗散,据信这会导致多体纠缠。在这里,我们认为,与常见的信念折叠和耗散不同,可以引起量子自旋液体中新型的拓扑作用。我们通过Lindblad主方程方法研究Kitaev旋转液体和感谢您的曲折代码的开放量子系统。通过使用精确的溶液和数值方法,我们显示了通过反应和耗散的Anyon缩合的动态发生,从而导致从初始状态旋转液体到稳态旋转液体的拓扑转换。阐明了lindblad动力学的Anyon冷凝转换的机制。,我们还提供了对Anyon凝结图中Kitaev旋转液体与曲折代码之间的关系。我们的工作建议开放的量子系统是量子旋转液体和任何人的拓扑现象的新场地。
非亚伯式拓扑顺序是易于断层量子计算的最有希望的平台之一[1]。这些阶段中的激发是非亚伯式的,它们是具有非亚伯交换统计的准粒子[2]。非亚伯里亚人提供了拓扑堕落的来源,可以非本地的信息存储。然后可以通过编织Anyons来操纵信息,这一过程由于其拓扑性质而反对局部扰动的反应[3-7]。在实现非亚洲拓扑秩序的最有希望的系统中,是强磁场中的2 d电子气体,它们可以形成分数量子霍尔(FQH)状态。令人兴奋的是,在FQH状态[8]中,有越来越多的实验证据,以及以填充分数为ν= 5 /2的非亚伯FQH状态,支持最简单的非亚伯利亚人,Ising,Anyon [9-13]。Ising Anyons对通用量子计算不足[1]。相比之下,拓扑命令支持所谓的斐波那契,可以用作通用量子计算机[14]。这是从fibonacci anyon的融合规则τ×τ= 1 +τ的角度来看,其中τ是fibonacci anyon,1是微不足道的anyon,×表示任何融合。因此,对观察到的ν= 12/5 fqh状态引起了极大的兴趣,因为数字表明这可能对z 3 read-rezayi(RR)状态[15] [15],该状态支持斐波那契任何人,除其他] Abelian [16,17]。[7]对于猜测ν= 5 /2状态。这些包括斐波那契的成核不幸的是,其他人的存在可以通过进入编织过程来弥补斐波那契人的操纵,因此在参考文献中讨论的在干涉实验中对非亚伯利亚人的识别感到沮丧。因此,了解是否有可能实现支持斐波那契的拓扑顺序,以作为其唯一的激发。已经提出了一些建议,以实现这种斐波那契状态。
推荐引用推荐引用Citation Ceema Samimi,Noah Jefferson,Shelby Flanagan和Yolanda Anyon。“不成比例的交叉点:对黑人学生学校学科成果的疾病/能力和性别的批判性定量检查”《城市评论》(2023年)。https://doi.org/10.1007/s11256-023-00657-6
尽管拓扑保护对于实现可扩展量子计算机显然必不可少,但拓扑量子逻辑门的概念基础可以说仍然不稳定,无论是在物理实现方面还是在信息论性质方面。基于弦/M 理论中的缺陷膜 [SS22-Def] 以及凝聚态理论中的全息对偶任意子缺陷 [SS22-Ord] 的最新成果,我们在此解释(如 [SS22-TQC] 中所述)如何通过拓扑有序量子材料中的任意子缺陷编织来规范实际的拓扑量子门,在参数化点集拓扑中具有令人惊讶的巧妙表述,这种表述是如此基础,以至于它可以在现代同伦类型编程语言(如立方 Agda )中得到认证。
鉴定超导性的新型机制是理论物理学的长期目标。在这项工作中,我们认为排斥相互作用和高磁场的组合可以产生电子配对,相干性和超导性。受到Moiré材料的较大晶格常数的启发,在实验室领域可访问每个单位电池的大量通量。莫特绝缘子。我们认为,在整数量子大厅附近掺杂到手性旋转液体过渡时,拓扑超导会出现。我们采用精确的对角度化和密度矩阵重新归一化的方法来检查这种理论情况,并发现电子配对确实发生在半充满的基础状态之上,不仅在推定的临界点附近,而且在关键两侧的耦合强度范围非常广泛。在手性旋转液体侧,我们的结果提供了对Anyon超导性的传奇机理的具体模型。因此,我们的研究建立了以良好控制极限的电子配对的超出BCS机制,依赖于电子相关性和带拓扑之间的相互作用。
我们研究了一种通过强烈的纯纯粹相互作用来产生超导性的机制,用于扁平分散ε〜k 4,而无需在费米 - 液体中使用配对不稳定性。所产生的超导体在电子的轨道运动中打破了时间反转和反射对称性,并表现出非平凡的拓扑顺序。我们的发现表明,这种拓扑性手性超电导率更可能在接近或完全自旋的谷化金属相和Wigner晶体相之间出现。这些拓扑性手性超导体可以完全或部分自旋谷化。对于部分自旋谷化极化,将与不同的自旋valley量子数相关的电子密度比定量为简单的有理数。此外,这些拓扑性手性超导体中的许多表现出电荷4或更高的凝结,具有分数统计的中性准颗粒和/或无间隙性手性边缘状态。两个拓扑性手性超导体与“自旋” - 三个或无自旋P + I P BCS超导体相同,而其他阶段则与任何BCS超导体不同。在存在周期性潜力的情况下,在分数异常量霍尔状态之间也会在分数异常霍尔状态之间产生任何机制。
粒子组件的量子力学描述仅限于两个(或一个)空间尺寸的粒子的组件,提供了许多与玻色子和费米子不同的可能性。我们称之为这样的粒子。最简单的Anyons通过角相参数θ进行了参数化。θ= 0,π分别对应于玻色子和费米子。在Intermedi-Ate值中,我们说我们具有分数统计数据。在二维中,θ将波函数获取的相描述为两个逆时针旋转的彼此缠绕。它为相对角动量产生允许值的变化。与Abelian U(1)量规组相关的局部电荷和磁通量的复合材料实现了这种行为。更复杂的电荷升华结构可能涉及在允许的电荷和通量范围内的非亚伯和产品组,从而产生非亚伯和相互统计。nonabelian Anyons的互换在内部状态的新兴空间内实现了波函数的单一转换。各种各样的人都用包括Chern -Simons项在内的量子场理论来描述。环上的一维Anyons的交叉点是单向的,因此互换时获得的分数相θ产生了Anyons之间相对动量的分数移动。最近,在ν= 1/3中的准粒子预测的Anyon行为< / div>