Skip to main content
Erschienen in: Quantum Information Processing 3/2015

01.03.2015

Quantum knots and the number of knot mosaics

verfasst von: Seungsang Oh, Kyungpyo Hong, Ho Lee, Hwa Jeong Lee

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 3/2015

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Lomonaco and Kauffman developed a knot mosaic system to introduce a precise and workable definition of a quantum knot system. This definition is intended to represent an actual physical quantum system. A knot \((m,n)\)-mosaic is an \(m \times n\) matrix of mosaic tiles (\(T_0\) through \(T_{10}\) depicted in the introduction) representing a knot or a link by adjoining properly that is called suitably connected. \(D^{(m,n)}\) is the total number of all knot \((m,n)\)-mosaics. This value indicates the dimension of the Hilbert space of these quantum knot system. \(D^{(m,n)}\) is already found for \(m,n \le 6\) by the authors. In this paper, we construct an algorithm producing the precise value of \(D^{(m,n)}\) for \(m,n \ge 2\) that uses recurrence relations of state matrices that turn out to be remarkably efficient to count knot mosaics.
$$\begin{aligned} D^{(m,n)} = 2 \, \Vert (X_{m-2}+O_{m-2})^{n-2} \Vert \end{aligned}$$
where \(2^{m-2} \times 2^{m-2}\) matrices \(X_{m-2}\) and \(O_{m-2}\) are defined by
$$\begin{aligned} X_{k+1} = \begin{bmatrix} X_k&O_k \\ O_k&X_k \end{bmatrix} \ \hbox {and } \ O_{k+1} = \begin{bmatrix} O_k&X_k \\ X_k&4 \, O_k \end{bmatrix} \end{aligned}$$
for \(k=0,1, \cdots , m-3\), with \(1 \times 1\) matrices \(X_0 = \begin{bmatrix} 1 \end{bmatrix}\) and \(O_0 = \begin{bmatrix} 1 \end{bmatrix}\). Here \(\Vert N\Vert \) denotes the sum of all entries of a matrix \(N\). For \(n=2\), \((X_{m-2}+O_{m-2})^0\) means the identity matrix of size \(2^{m-2} \times 2^{m-2}\).

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
2.
Zurück zum Zitat Hong, K., Lee, H., Lee, H.J., Oh, S.: Upper bound on the total number of knot \(n\)- mosaics. J. Knot Theory Ramif. (in the press) Hong, K., Lee, H., Lee, H.J., Oh, S.: Upper bound on the total number of knot \(n\)- mosaics. J. Knot Theory Ramif. (in the press)
3.
Zurück zum Zitat Hong, K., Lee, H., Lee, H.J., Oh, S.: Small knot mosaics and partition matrices. J. Phys. A: Math. Theor. 47, 435201 (2014)CrossRefADSMathSciNet Hong, K., Lee, H., Lee, H.J., Oh, S.: Small knot mosaics and partition matrices. J. Phys. A: Math. Theor. 47, 435201 (2014)CrossRefADSMathSciNet
4.
Zurück zum Zitat Jones, V.: A polynomial invariant for links via von Neumann algebras. Bull. Am. Math. Soc. 129, 103–112 (1985)CrossRef Jones, V.: A polynomial invariant for links via von Neumann algebras. Bull. Am. Math. Soc. 129, 103–112 (1985)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Jones, V.: Hecke algebra representations of braid groups and link polynomials. Ann. Math. 126, 335–338 (1987)CrossRefMATH Jones, V.: Hecke algebra representations of braid groups and link polynomials. Ann. Math. 126, 335–338 (1987)CrossRefMATH
6.
Zurück zum Zitat Jablan, S., Radovic, L., Sazdanovic, R., Zekovic, A.: Mirror-curves and knot mosaics. Comput. Math. Appl. 64, 527–543 (2012)CrossRefMATHMathSciNet Jablan, S., Radovic, L., Sazdanovic, R., Zekovic, A.: Mirror-curves and knot mosaics. Comput. Math. Appl. 64, 527–543 (2012)CrossRefMATHMathSciNet
7.
Zurück zum Zitat Kauffman, L.: Knots and Physics, 3rd edn. World Scientific, Singapore (2001)MATH Kauffman, L.: Knots and Physics, 3rd edn. World Scientific, Singapore (2001)MATH
8.
Zurück zum Zitat Kauffman, L.: Quantum computing and the Jones polynomial, in quantum computation and information. AMS CONM. 305, 101–137 (2002) Kauffman, L.: Quantum computing and the Jones polynomial, in quantum computation and information. AMS CONM. 305, 101–137 (2002)
9.
10.
Zurück zum Zitat Lee, H.J., Hong, K., Lee, H., Oh, S.: Mosaic number of knots. J. Knot Theory Ramif. (in the press) Lee, H.J., Hong, K., Lee, H., Oh, S.: Mosaic number of knots. J. Knot Theory Ramif. (in the press)
11.
12.
Zurück zum Zitat Lomonaco, S., Kauffman, L.: Quantum knots, in quantum information and computation II. Proc. SPIE. 5436, 268–284 (2004) Lomonaco, S., Kauffman, L.: Quantum knots, in quantum information and computation II. Proc. SPIE. 5436, 268–284 (2004)
13.
Zurück zum Zitat Lomonaco, S., Kauffman, L.: A 3-stranded quantum algorithm for the Jones polynomial. Proc. SPIE. 6573, 1–13 (2007) Lomonaco, S., Kauffman, L.: A 3-stranded quantum algorithm for the Jones polynomial. Proc. SPIE. 6573, 1–13 (2007)
15.
Zurück zum Zitat Lomonaco, S., Kauffman, L.: Quantum knots and lattices, or a blueprint for quantum systems that do rope tricks. Proc. Symp. Appl. Math. 68, 209–276 (2010)CrossRefMathSciNet Lomonaco, S., Kauffman, L.: Quantum knots and lattices, or a blueprint for quantum systems that do rope tricks. Proc. Symp. Appl. Math. 68, 209–276 (2010)CrossRefMathSciNet
16.
Zurück zum Zitat Lomonaco, S., Kauffman, L.: Quantizing knots and beyond, in quantum information and computation IX. Proc. SPIE. 8057, 1–14 (2011) Lomonaco, S., Kauffman, L.: Quantizing knots and beyond, in quantum information and computation IX. Proc. SPIE. 8057, 1–14 (2011)
17.
Zurück zum Zitat Oh, S.: Quantum knot mosaics and the growth constant (Preprint) Oh, S.: Quantum knot mosaics and the growth constant (Preprint)
18.
Zurück zum Zitat Oh, S., Hong, K.: Enumeration of graph mosaics (Preprint) Oh, S., Hong, K.: Enumeration of graph mosaics (Preprint)
19.
Zurück zum Zitat Oh, S., Hong, K., Lee, H., Lee, H.J., Yeon, M.J.: Quantum knots and toroidal mosaics (Preprint) Oh, S., Hong, K., Lee, H., Lee, H.J., Yeon, M.J.: Quantum knots and toroidal mosaics (Preprint)
20.
Zurück zum Zitat Shor, P., Jordan, S.: Estimating Jones polynomials is a complete problem for one clean qubit. Quantum Inf. Comput. 8, 681–714 (2008)MATHMathSciNet Shor, P., Jordan, S.: Estimating Jones polynomials is a complete problem for one clean qubit. Quantum Inf. Comput. 8, 681–714 (2008)MATHMathSciNet
Metadaten
Titel
Quantum knots and the number of knot mosaics
verfasst von
Seungsang Oh
Kyungpyo Hong
Ho Lee
Hwa Jeong Lee
Publikationsdatum
01.03.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 3/2015
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-014-0895-7

Weitere Artikel der Ausgabe 3/2015

Quantum Information Processing 3/2015 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt