量子自旋链中的拓扑魔法响应

拓扑物质为鲁棒的非局域信息存储提供了天然平台,这正是量子纠错的核心。虽然纠缠与拓扑之间的关系已得到充分证实,但人们对非稳定特性(或称“魔法”)——容错量子计算中的关键概念——在拓扑相中所起的作用仍知之甚少。该研究团队提出了“拓扑魔法响应”的概念,即当受到有限深度非克利福德电路扰动时,量子态在稳定子空间上扩散的能力。与拓扑不变量或序参量不同,该响应函数探测了拓扑相对非克利福德扰动的反应,揭示了非局域量子关联的存在。在伊辛型自旋链中,研究人员发现对称性破缺相和顺磁相缺乏这种响应,而对称保护拓扑相(SPT)始终表现出该特性。为捕捉这一现象,该工作结合使用了稳定子雷尼熵——类似于拓扑纠缠熵——来分离非局域存储的信息。通过精确解析计算和基于新开发算法技术的矩阵乘积态模拟,研究团队证明掺杂T门的SPT相具有鲁棒的拓扑魔法响应,而平庸相则始终无此特征。
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提交arXiv: 2025-12-18 15:43

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