กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 10 นาที

ฟิโบนาชี่แอนยอน

ใน ฟิสิกส์สสารควบแน่น อนุภาค แอนิออนฟิ โบ นาชชี เป็น อนุภาคแอนิออน ชนิดหนึ่ง ที่อยู่ใน ระบบ ที่มีการเรียงตัวเชิงทอพอโลยี แบบสองมิติ อนุภาค แอนิออนฟิโบนาชชี τ {\displaystyle \tau }...

ฟิโบนาชี่แอนยอน

ในฟิสิกส์สสารควบแน่นอนุภาค แอนิออนฟิ โบนาชชี เป็น อนุภาคแอนิออนชนิดหนึ่ง ที่อยู่ใน ระบบที่มีการเรียงตัวเชิงทอพอโลยีแบบสองมิติ อนุภาค แอนิออนฟิโบนาชชีτ{\displaystyle \tau }มีลักษณะเด่นเฉพาะตัวคือ ตรงที่ตรงตามกฎการหลอมรวมττ=1τ{\displaystyle \tau \otimes \tau ={\bf {1}}\oplus \tau }อีกทางเลือกหนึ่ง Fibonacci anyon สามารถกำหนดได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามันถูกอธิบายทางพีชคณิตโดยวัตถุที่เรียบง่ายที่ไม่ธรรมดาเพียงหนึ่งเดียวในหมวดหมู่ Fibonacci [ 1 ] [ 2 ]

จากการทดลอง มีการเสนอว่าอนุภาคแอนยอนฟิโบนาชชีอาจมีอยู่ในระบบควอนตัมฮอลล์แบบเศษส่วนโดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีความเป็นไปได้ที่อนุภาคแอนยอนฟิโบนาชชีจะปรากฏอยู่ในระบบที่มีแฟคเตอร์การเติมเต็มν=12/5{\displaystyle \nu =12/5}[ 3 ]

Fibonacci anyons ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นหลักในบริบทของการคำนวณควอนตัมเชิงทอพอโลยี [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 1 ] ทั้งนี้เนื่องจาก anyons เหล่านี้อนุญาตให้มีการคำนวณควอนตัมสากลโดยอาศัยการถักเปียและการวัดประจุเชิงทอพอโลยีอย่างสมบูรณ์ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นสภาพแวดล้อมที่เป็นธรรมชาติสำหรับการคำนวณควอนตัมเชิงทอพอโลยี ซึ่งแตกต่างจาก anyons ที่อิงตาม ทฤษฎีเกจแบบไม่ต่อเนื่อง ซึ่งต้องใช้ ancillasที่ละเอียดอ่อนกว่าในการคำนวณควอนตัมสากล[ 8 ] [ 2 ]

หมวดหมู่ฟิโบนาชชี

ในทางคณิตศาสตร์ Fibonacci anyons ถูกระบุโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามันถูกอธิบายโดยหมวดหมู่ Fibonacci ซึ่ง เป็น หมวดหมู่เทนเซอร์แบบโมดูลาร์บางอย่างเนื่องจากการเชื่อมโยงกับทฤษฎีสนามควอนตัมและโครงสร้างที่เรียบง่ายเป็นพิเศษ หมวดหมู่ Fibonacci จึงเป็นหนึ่งในหมวดหมู่เทนเซอร์แบบโมดูลาร์กลุ่มแรกๆ ที่ได้รับการพิจารณา[ 9 ]มันได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 2000 โดยMichael Freedman , Zhenghan WangและMichael Larsenในบริบทของการคำนวณควอนตัมเชิงทอพอโลยีผ่าน Fibonacci anyons [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 7 ] [ 1 ]คำว่า 'หมวดหมู่ Fibonacci' ถูกบัญญัติโดยGreg Kuperbergโดยอ้างอิงถึงข้อเท็จจริงที่ว่ากฎการหลอมรวมของมันถูกอธิบายโดยตัวเลข Fibonacci [ 10 ]

หมวดหมู่ฟิโบนาชชีเอฟฉัน{\displaystyle {\bf {Fib}}}กำหนดไว้ดังนี้[ 13 ]เซตของวัตถุง่ายๆ ของเอฟฉัน{\displaystyle {\bf {Fib}}}มีขนาดสอง และใช้สัญลักษณ์แทนด้วยแอล={1,τ}{\displaystyle {\mathcal {L}}=\{1,\tau \}}กฎการหลอมรวมที่ไม่ธรรมดาของมันกำหนดโดยττ=1τ{\displaystyle \tau \otimes \tau =1\oplus \tau }กฎการหลอมรวมอื่นๆ ได้แก่τ1=1τ=τ{\displaystyle \tau \otimes 1=1\otimes \tau =\tau }และ11=1{\displaystyle 1\otimes 1=1}ค่าการบิดคือθ1=1{\displaystyle \theta _{1}=1}และθτ=อี4πฉัน/5{\displaystyle \theta _{\tau }=e^{4\pi i/5}}สัญลักษณ์ R คืออาร์1τ,τ=อี4πฉัน/5{\displaystyle R_{1}^{\tau ,\tau }=e^{-4\pi i/5}},อาร์ττ,τ=อี3πฉัน/5{\displaystyle R_{\tau }^{\tau ,\tau }=e^{3\pi i/5}}, และอาร์11,1=อาร์τ1,τ=อาร์ττ,1=1{\displaystyle R_{1}^{1,1}=R_{\tau }^{1,\tau }=R_{\tau }^{\tau ,1}=1}สัญลักษณ์ F ที่ไม่ใช่ศูนย์ทั้งหมดจะมีค่าเท่ากับ 1 ยกเว้นสัญลักษณ์เอฟτ;1,1τ,τ,τ=φ1{\displaystyle F_{\tau ;1,1}^{\tau ,\tau ,\tau }=\varphi ^{-1}},เอฟτ;τ,1τ,τ,τ=เอฟτ;1,ττ,τ,τ=φ1/2{\displaystyle F_{\tau ;\tau ,1}^{\tau ,\tau ,\tau }=F_{\tau ;1,\tau }^{\tau ,\tau ,\tau }=\varphi ^{-1/2}} และเอฟτ;τ,ττ,τ,τ=φ1{\displaystyle F_{\tau ;\tau ,\tau }^{\tau ,\tau ,\tau }=-\varphi ^{-1}} โดยที่φ{\displaystyle \varphi }คืออัตราส่วนทองคำ

คุณสมบัติทางพีชคณิต

ลำดับฟิโบนาชี่มีคุณสมบัติทางพีชคณิตที่น่าสนใจหลายประการ

  • สืบหาร่องรอยของตัวตนττ=1τ{\displaystyle \tau \otimes \tau =1\oplus \tau }จึงได้มาซึ่งสูตรτ2=1+τ{\displaystyle d_{\tau }^{2}=1+d_{\tau }}ที่ไหนτ{\displaystyle d_{\tau }}มิติควอนตัมของτ{\displaystyle \tau }เนื่องจากลำดับฟิโบนาชชีเป็นแบบเอกภาพ มิติควอนตัมทั้งหมดจึงเป็นบวก และด้วยเหตุนี้τ=φ{\displaystyle d_{\tau }=\varphi }คืออัตราส่วนทองคำซึ่งเป็นคำตอบบวกเพียงหนึ่งเดียวของสมการx2=1+x{\displaystyle x^{2}=1+x}เป็นทฤษฎีบทที่กล่าวว่าวัตถุง่ายใด ๆ ในหมวดหมู่เทนเซอร์โมดูลาร์เอกภาพที่มีมิติควอนตัม{\displaystyle d}พอใจ1<2{\displaystyle 1\leq d<2}จะต้องอยู่ในรูปแบบ=2คอส(π/n){\displaystyle d=2\cos(\pi /n)}สำหรับบางคนn3{\displaystyle n\geq 3}[ 14 ]ทฤษฎีบทนี้สอดคล้องกับหมวดหมู่ฟิโบนาชชีเนื่องจากφ=2คอส(π/5){\displaystyle \varphi =2\cos(\pi /5)}.
  • หมวดหมู่ฟิโบนาชชีเป็นหมวดหมู่เทนเซอร์โมดูลาร์เอกภาพที่ไม่ซ้ำกันซึ่งมีวัตถุเชิงเดี่ยวที่ไม่ธรรมดาเพียงหนึ่งเดียว โดยที่วัตถุที่ไม่ธรรมดานี้ไม่เป็นแบบอาเบเลียน (ในแง่ที่ว่ามิติควอนตัมของมันมากกว่าหนึ่ง) มีหมวดหมู่เทนเซอร์โมดูลาร์เอกภาพอีกหมวดหมู่หนึ่งที่มีวัตถุเชิงเดี่ยวที่ไม่ธรรมดาเพียงหนึ่งเดียว ซึ่งรู้จักกันในชื่อหมวดหมู่เซมิออน แต่ว่าวัตถุที่ไม่ธรรมดาของมันเป็นอาเบเลียน[ 13 ]
  • มีความสัมพันธ์แบบหลอมรวมτn=เอฟn1เอฟnτ{\displaystyle \tau ^{\otimes n}=F_{n-1}\oplus F_{n}\tau }, ที่ไหนเอฟn{\displaystyle F_{n}}คือn{\displaystyle n}ลำดับฟิโบนาชชีที่ n ซึ่งปรับให้เป็นค่ามาตรฐานแล้วเอฟ0=0{\displaystyle F_{0}=0}และเอฟ1=1{\displaystyle F_{1}=1}. ที่นี่,τn{\displaystyle \tau ^{\otimes n}}แสดงถึงn{\displaystyle n}ผลคูณเทนเซอร์แบบทวีคูณของτ{\displaystyle \tau }ด้วยตัวมันเอง และเอฟnτ{\displaystyle F_{n}\tau }แสดงถึงเอฟn{\displaystyle F_{n}}ผลรวมโดยตรงแบบทวีคูณของτ{\displaystyle \tau }กับตัวมันเอง ความสัมพันธ์นี้สามารถพิสูจน์ได้โดยใช้การเหนี่ยวนำแบบง่าย ความสัมพันธ์นี้เองที่ทำให้หมวดหมู่ฟิโบนาชชีได้รับชื่อ[ 15 ]

ความสัมพันธ์กับทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงทอพอโลยี

ในบริบทของทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงทอพอโลยีหมวดหมู่ฟิโบนาชชีสอดคล้องกับทฤษฎีควอนตัมเชิร์น-ไซมอนส์ที่มีกลุ่มเกจจี=เอสโอ(3){\displaystyle G=SO(3)}ที่ระดับเค=5{\displaystyle k=5}[ 10 ]เนื่องจากดังนั้น(3){\displaystyle {\text{SO}}(3)}เป็นปกคู่ของSU(2){\displaystyle {\text{SU}}(2)}หรืออีกนัยหนึ่ง หมวดหมู่ฟิโบนาชชีสามารถอธิบายได้ว่าเป็นภาคส่วนคู่ในทฤษฎีเชิร์น-ไซมอนส์ที่มีกลุ่มเกจจี=SU(2){\displaystyle G={\text{SU}}(2)}ที่ระดับเค=3{\displaystyle k=3}[ 16 ]

จากมุมมองนี้ เราสามารถมองเห็นความเชื่อมโยงระหว่างแอนยอนฟิโบนาชชีและ พหุ นามโจนส์โดยใช้เทคนิคคลาสสิกของเอ็ดเวิร์ด วิตเทน [ 17 ] ในบทความสำคัญปี 1989 ของเขา วิตเทนได้แสดงให้เห็นว่าการเชื่อมโยงและตัวแปรแมนิโฟลด์ของทฤษฎีควอนตัมเชอร์น-ไซมอนส์ที่มีกลุ่มเกจจี=เอสยู(2){\displaystyle G=SU(2)}มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพหุนามโจนส์ที่ประเมินค่าณ รากที่ 1เนื่องจากหมวดหมู่ฟิโบนาชชีมีความสัมพันธ์กับจี=SU(2){\displaystyle G={\text{SU}}(2)}ทฤษฎี Chern–Simons นี้ให้ความสัมพันธ์ระหว่างหมวดหมู่ Fibonacci และพหุนาม Jones

ข้อคิดสำคัญประการหนึ่งของไมเคิล ฟรีดแมนในปี 1997 คือการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของวิทเทนกับข้อเท็จจริงที่ว่าการประเมินพหุนามโจนส์ที่เค{\displaystyle k}การหาค่ารากที่ n ของเอกภาพเป็นปัญหาที่ยากต่อการคำนวณ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การประเมินค่าพหุนามโจนส์อย่างแม่นยำนั้นเป็นปัญหา#P-complete เมื่อใดก็ตามที่เค=5{\displaystyle k=5}และเค7{\displaystyle k\geq 7}[ 18 ]และการให้ ค่า ประมาณแบบบวกของพหุนามโจนส์เป็นBQP-สมบูรณ์เมื่อใดก็ตามที่เค=5{\displaystyle k=5}และ เค7{\displaystyle k\geq 7}[ 7 ] [ 19 ] [ 20 ] ภายใต้การติดต่อของวิทเทน ทฤษฎีฟิโบนาชชี (ที่เกี่ยวข้องกับจี=SU(2){\displaystyle G={\text{SU}}(2)}ที่ระดับเค=3{\displaystyle k=3}) เกี่ยวข้องกับพหุนามโจนส์ที่ประเมินค่าที่รากที่ 5 ของเอกภาพ ดังนั้นเมื่อใช้อย่างเหมาะสม จะช่วยให้สามารถแก้ปัญหาBQP-complete ได้

ความสัมพันธ์กับทฤษฎีขอบเขตของหยาง-ลี

หมวดหมู่โมดูลาร์ของฟิโบนาชชีเกี่ยวข้องกับแบบจำลองแยกต่างหากจากทฤษฎีสนามคอนฟอร์มอลที่ไม่เป็นเอกภาพ ซึ่งรู้จักกันในชื่อทฤษฎีหยาง-ลี[ 21 ] [ 22 ]ทฤษฎีนี้อธิบายพฤติกรรมของแบบจำลองไอซิง สองมิติ ใน เฟส พาราแมกเนติกที่ ค่า จินตนาการวิกฤตของสนามแม่เหล็กจอห์น คาร์ดีแสดงให้เห็นว่าทฤษฎีหยาง-ลีมีสนามหลักสองสนาม ซึ่งแสดงด้วยฉัน{\displaystyle \mathbb {I} }และΦ{\displaystyle \Phi }และเพื่อให้สอดคล้องกับความสัมพันธ์การหลอมรวมที่ไม่ธรรมดาΦΦ=ฉันΦ{\displaystyle \Phi \otimes \Phi =\mathbb {I} \oplus \Phi }[ 23 ]นี่คือความสัมพันธ์การหลอมรวมแบบเดียวกันของหมวดหมู่ฟิโบนาชชี ทฤษฎีหยาง-ลีเกี่ยวข้องกับ ทฤษฎีสนามคอน ฟอร์มอลที่ไม่เป็นเอกภาพและด้วยเหตุนี้จึงสอดคล้องกับหมวดหมู่เทนเซอร์โมดูลาร์ที่ ไม่เป็นเอกภาพ [ 13 ]

แม้ว่าจะมีกฎการหลอมรวมเหมือนกัน แต่หมวดหมู่เทนเซอร์แบบโมดูลาร์ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎี Yang–Lee ก็ไม่เหมือนกับหมวดหมู่โมดูลาร์ของ Fibonacci ความแตกต่างระหว่างสองหมวดหมู่นี้อยู่ที่กฎการเชื่อมโยงและการถักทอ ความสัมพันธ์ระหว่างสองทฤษฎีนี้คือทฤษฎี Yang–Lee เป็นคู่ควบ Galoisของทฤษฎี Fibonacci [ 13 ]กล่าวคือ มีออโตมอร์ฟิ ซึมอยู่σ:คิว¯คิว¯{\displaystyle \sigma :{\overline {\mathbb {Q} }}\to {\overline {\mathbb {Q} }}} อาศัยอยู่ในกลุ่มกาโลอิสสัมบูรณ์ของจำนวนตรรกยะโดยที่การประยุกต์ใช้σ{\displaystyle \sigma }ข้อมูลทั้งหมดของทฤษฎีฟิโบนาชชีจะกู้คืนข้อมูลของทฤษฎีหยาง-ลีได้ ซึ่งหมายความว่าสำหรับสัญลักษณ์ F ใดๆเอฟ;อี,เอฟเอ,,{\displaystyle F_{d;e,f}^{a,b,c}}หรือสัญลักษณ์ Rอาร์เอ,{\displaystyle R_{c}^{a,b}}ตามทฤษฎีฟิโบนาชชี สัญลักษณ์ F หรือสัญลักษณ์ R ที่สอดคล้องกันในทฤษฎีหยาง-ลี คือσ(เอฟ;อี,เอฟเอ,,){\displaystyle \sigma (F_{d;e,f}^{a,b,c})}หรือσ(อาร์เอ,){\displaystyle \sigma (R_{c}^{a,b})}.

ความสัมพันธ์กับพหุนามโจนส์

หมวดหมู่ฟิโบนาชชีมีความเกี่ยวข้องกับวงเล็บคอฟฟ์แมนโดยข้อเท็จจริงที่ว่าค่าคงที่เรเชติคิน-ทูราเยฟของลิงก์แบบมีกรอบที่เชื่อมโยงกับเอฟฉัน{\displaystyle {\bf {Fib}}}เท่ากับวงเล็บ Kauffmanที่มีพารามิเตอร์เอ=อี3πฉัน/5{\displaystyle A=e^{3\pi i/5}}[ 10 ] [ 12 ] [ 1 ] [ 15 ]เนื่องจากวงเล็บ Kauffman เกี่ยวข้องกับพหุนาม Jones ผ่านการเปลี่ยนแปลงการ ทำให้เป็นมาตรฐาน จึงมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างกันด้วยเอฟฉัน{\displaystyle {\bf {Fib}}}และพหุนามโจนส์

ความเข้าใจเชิงเทคนิคที่เชื่อมโยงตัวแปรคงที่ของลิงก์ที่มีกรอบที่เกี่ยวข้องในเอฟฉัน{\displaystyle {\bf {Fib}}}วงเล็บ Kauffman นั้นมีมิติที่ต่ำของปริภูมิ hom ในหมวดหมู่ Fibonacci ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของความสัมพันธ์เชิงเส้นจำนวนมากระหว่างมอร์ฟิซึมต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปริภูมิ homโฮมเอฟฉัน(ττ,ττ){\displaystyle {\text{Hom}}_{\bf {Fib}}(\tau \otimes \tau ,\tau \otimes \tau )}เป็นสองมิติเนื่องจากτ=1τ{\displaystyle \tau =1\oplus \tau }เมื่อใช้เทคนิคมาตรฐานในการคำนวณสัมประสิทธิ์ จะพบว่าความสัมพันธ์เชิงเส้นต่อไปนี้เป็นจริง:

ความสัมพันธ์ของเส้นใยที่สอดคล้องกับวัตถุเชิงเดี่ยวที่ไม่ธรรมดาเพียงหนึ่งเดียวในหมวดหมู่ฟิโบนาชชี

สิ่งนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับความสัมพันธ์แบบ Skein ทั่วไป สำหรับวงเล็บ Kauffman โดยที่เอ=อี3πฉัน/5{\displaystyle A=e^{3\pi i/5}}.

ความสัมพันธ์แบบ Skein สำหรับวงเล็บ Kauffman

ในฐานะค่าคงที่ที่ขยายออกไป

เนื่องจากการมีอยู่ของมอร์ฟิซึมτττ{\displaystyle \tau \otimes \tau \to \tau }หมวดหมู่ฟิโบนาชชีโดยธรรมชาติยังเอื้อต่อการกำหนดตัวแปรคงที่ของการวางนัยทั่วไปของลิงก์ที่อนุญาตให้มี จุดยอด ระดับ 3 ("การแตกแขนง") [ 24 ]ตัวแปรคงที่เหล่านี้ยังสามารถกำหนดได้โดยใช้ความสัมพันธ์ Skein แบบทั่วไป[ 15 ] [ 24 ]ในการทำเช่นนี้ จะต้องเลือกมอร์ฟิซึมที่โดดเด่นบางอย่างτττ{\displaystyle \tau \otimes \tau \to \tau }และτττ{\displaystyle \tau \to \tau \otimes \tau }ดังแสดงในภาพด้านล่าง

แผนภาพสตริงสำหรับมอร์ฟิซึมที่โดดเด่นบางอย่างτττ{\displaystyle \tau \otimes \tau \to \tau }และτττ{\displaystyle \tau \to \tau \otimes \tau }ในหมวดหมู่ฟิโบนาชชี

การเลือกมอร์ฟิซึมที่โดดเด่นเหล่านี้เพื่อให้

ทางเลือกของการทำให้เป็นมาตรฐาน

ดังนั้น ความสัมพันธ์แบบ Skein ทั่วไปต่อไปนี้จึงเป็นจริง:

ความสัมพันธ์แบบ Skein ทั่วไปสำหรับหมวดหมู่ Fibonacci พร้อมการแตกแขนง

โปรดทราบว่าในการสร้างค่าคงที่ทางโทโพโลยี ที่เหมาะสม จำเป็นต้องติดตามโครงสร้างเพิ่มเติมบนลิงก์ เช่น การวางแนวบนเส้นใย[ 24 ]

วิธีการสำหรับการคำนวณควอนตัมสากล

ขั้นตอนการประมวลผลควอนตัมสากลด้วยแอนยอนฟิโบนาชชีสามารถอธิบายได้ดังนี้[ 6 ] [ 7 ] [ 2 ]ขั้นแรก จะได้รับอินสแตนซ์ของปัญหาการตัดสินใจซึ่งอยู่ในคลาสความซับซ้อนBQP (เช่น จำนวนเต็มขนาดใหญ่ที่ต้องการหาการแยกตัวประกอบ) เนื่องจากปัญหาการประมาณค่าบวกของการทำให้เป็นมาตรฐานของพหุนามโจนส์ที่รากที่สามของเอกภาพนั้นสมบูรณ์ BQP [ 25 ]ซึ่งหมายความว่าตามคำจำกัดความจะมีอัลกอริทึมแบบคลาสสิกในเวลาพหุนามสำหรับการนำวงจรควอนตัม ที่มีประสิทธิภาพใดๆ มากำหนดลิงก์แบบเฟรมให้กับวงจรนั้น เพื่อให้การประมาณค่าบวกของตัวแปรโจนส์ (หรือจริงๆ แล้วคือวงเล็บ Kauffman) ของลิงก์นั้นได้รับการประเมินที่อี3πฉัน/5{\displaystyle e^{3\pi i/5}}เข้ารหัสวิธีการแก้ปัญหาการตัดสินใจ ตัวอย่างเช่น การใช้ขั้นตอนดังกล่าวอัลกอริทึมของ Shorสำหรับการแยกตัวประกอบจำนวนเต็มจะสอดคล้องกับลิงก์ขนาดใหญ่บางส่วน เพื่อเชื่อมโยงวงเล็บ Kauffman ของลิงก์นี้ที่ประเมินค่า ณอี3πฉัน/5{\displaystyle e^{3\pi i/5}}ในโลกแห่งความเป็นจริงทางกายภาพ เราจะนำวัสดุบางอย่างที่บรรจุอนุภาคฟิโบนาชชีแอนยอนมาทำการสร้าง ถักทอ และหลอมรวมกันเป็นชุดๆ จนกระทั่ง วิถี โคจรของอนุภาคฟิโบนาชชีแอนยอนในกระบวนการนี้ก่อให้เกิดการเชื่อมโยงที่ได้จากขั้นตอนก่อนหน้า จากนั้นเราจะทำการทดลองนี้ซ้ำหลายๆ ครั้งในเชิงพหุนาม และบันทึกความน่าจะเป็นที่การวัดการหลอมรวมทั้งหมดส่งผลให้เกิดภาคสุญญากาศ คุณสมบัติทางพีชคณิตของหมวดหมู่ฟิโบนาชชีบ่งชี้ว่าความน่าจะเป็นนี้มีค่าโดยประมาณเท่ากับวงเล็บคอฟฟ์แมนที่ประเมินค่า ณ จุดนั้นอี3πฉัน/5{\displaystyle e^{3\pi i/5}}โดยการปรับค่าให้เป็นมาตรฐานด้วยกำลังของอัตราส่วนทองคำ ด้วยโครงสร้างนี้ จึงมีอัลกอริธึมแบบคลาสสิกที่ใช้เวลาในการคำนวณแบบพหุนามสำหรับการนำค่าประมาณนี้ไปใช้เพื่อหาผลลัพธ์ของปัญหาการตัดสินใจดั้งเดิมด้วยความน่าจะเป็นสูง (ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการแยกตัวประกอบ อัลกอริธึมนี้จะใช้ตัวเลขของค่าประมาณของวงเล็บ Kauffman ที่เป็นมาตรฐานเพื่อกู้คืนการแยกตัวประกอบของจำนวนเต็มที่ป้อนเข้ามา) ขั้นตอนการทำงานนี้แสดงไว้ด้านล่าง

กระบวนการประมวลผลควอนตัมสากลด้วยแอนยอนฟิโบนาชี่ แสดงให้เห็นด้วยตัวอย่างการแยกตัวประกอบจำนวนเต็มโดยใช้อัลกอริทึมของชอร์

ความเป็นสากลที่มีประสิทธิภาพ: การรวบรวมแบบถักเปีย

ปริภูมิสถานะฮิลเบิร์ตทั้งหมดของชุดแอนยอนฟิโบนาชี่ไม่ใช่ผลคูณเทนเซอร์ของระบบย่อยที่แท้จริง ซึ่งสามารถเห็นได้ง่ายจากข้อเท็จจริงที่ว่ามิติของปริภูมิสถานะดังกล่าวเป็นจำนวนเอฟn{\displaystyle F_{n}}ในลำดับฟิโบนาชชี สำหรับแต่ละเอฟn>1{\displaystyle F_{n}>1}มีต้นไม้ฟิวชั่นแอนยอนิกที่เหมาะสมซึ่งทำให้การกระทำตามธรรมชาติของกลุ่มการถักเปียที่สอดคล้องกันไม่สามารถลดทอนได้ในซีเอฟn{\displaystyle \mathbb {C} ^{F_{n}}}และหนาแน่นในเอสยู(เอฟn){\displaystyle SU(F_{n})}.

อย่างไรก็ตาม ข้อเท็จจริงที่ว่าใดๆยูเอสยู(เอฟn){\displaystyle U\in SU(F_{n})}สามารถประมาณได้ด้วยการถักเปียแบบแอนิโอนิก ซึ่งมีลักษณะเป็นแบบมีอยู่จริง และสามารถลดทอนให้ใช้งานได้จริงก็ต่อเมื่อมีชุดอัลกอริธึมการสังเคราะห์เปียแบบคลาสสิกเท่านั้น อัลกอริธึมดังกล่าวสำหรับเอฟ3=2{\displaystyle F_{3}=2}โดยอิงตามแนวทาง Monte Carlo ได้รับการพัฒนาใน[ 16 ]วิธีการ Monte Carlo ที่เสนอไม่คำนึงถึงโครงสร้างพีชคณิตของเมทริกซ์ถักเปีย และในขณะที่รักษาความเป็นทั่วไปที่เหมาะสม วิธีการเหล่านี้ก็ยังไม่เหมาะสมที่สุดทั้งในแง่ของเวลาการทำงานแบบคลาสสิกและความลึกของเปียที่คอมไพล์แล้ว อัลกอริทึมของ[ 26 ]ได้รับข้อมูลจากคุณสมบัติทางทฤษฎีจำนวนของการแสดงกลุ่มเปียแอนยอนิกที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแอนยอนฟิโบนาชชี อัลกอริทึมดังกล่าวให้เปียที่คอมไพล์แล้วที่มีความลึกที่เหมาะสมที่สุดในเชิงอะซิมโทติกและมีเวลาการทำงานแบบคลาสสิกพหุนามที่เหมาะสมที่สุด

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ฟิโบนาชี่แอนยอน

ใน ฟิสิกส์สสารควบแน่น อนุภาค แอนิออนฟิ โบ นาชชี เป็น อนุภาคแอนิออน ชนิดหนึ่ง ที่อยู่ใน ระบบ ที่มีการเรียงตัวเชิงทอพอโลยี แบบสองมิติ อนุภาค แอนิออนฟิโบนาชชี τ {\displaystyle \tau }...

หมวดหมู่ฟิโบนาชชี

ในทางคณิตศาสตร์ Fibonacci anyons ถูกระบุโดยข้อเท็จจริงที่ว่ามันถูกอธิบายโดย หมวดหมู่ Fibonacci ซึ่ง เป็น หมวดหมู่เทนเซอร์แบบโมดูลาร์ บางอย่างเนื่องจากการเชื่อมโยงกับ ทฤษฎีสนามควอนตัม และโครงสร้างที่เรียบง่ายเป็นพิเศษ หมวดหมู่ Fibonacci...

คุณสมบัติทางพีชคณิต

ลำดับฟิโบนาชี่มีคุณสมบัติทางพีชคณิตที่น่าสนใจหลายประการ

ความสัมพันธ์กับทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงทอพอโลยี

ในบริบทของ ทฤษฎีสนามควอนตัมเชิงทอพอโลยี หมวดหมู่ฟิโบนาชชีสอดคล้องกับ ทฤษฎีควอนตัมเชิร์น-ไซมอนส์ ที่มีกลุ่มเกจ จี = เอส โอ ( 3 ) {\displaystyle G=SO(3)} ที่ระดับ เค = 5 {\displaystyle k=5} [ 10 ] เนื่องจาก ​ ดังนั้น ( 3 ) {\displaystyle {\text{SO}}(3)}...