論文の概要: Qudits for Witnessing Quantum Gravity Induced Entanglement of Masses
Under Decoherence
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.08086v2
- Date: Thu, 21 Jan 2021 13:17:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 11:27:01.084275
- Title: Qudits for Witnessing Quantum Gravity Induced Entanglement of Masses
Under Decoherence
- Title（参考訳）: デコヒーレンス下における量子重力誘起質量の絡み合い
- Authors: Jules Tilly, Ryan J. Marshman, Anupam Mazumdar, Sougato Bose
- Abstract要約: 本研究では,異なる測地値と空間的に重畳された状態の数を考慮し,より高速に絡み合う状態を生成するための様々な実験装置について検討した。
重ね合わせの任意の2つの空間状態の間の最大距離$Delta x$が与えられると、互いに平行な空間的重ね合わせに置かれる2つのキュービットの集合は、他のすべてのモデルより優れていると結論付ける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recently a theoretical and an experimental protocol known as quantum gravity
induced entanglement of masses (QGEM) has been proposed to test the quantum
nature of gravity using two mesoscopic masses each placed in a superposition of
two locations. If, after eliminating all non-gravitational interactions between
them, the particles become entangled, one can conclude that the gravitational
potential is induced via a quantum mediator, i.e. a virtual graviton. In this
paper, we examine a range of different experimental set-ups, considering
different geometries and the number of spatially superposed states taken, in
order to determine which would generate entanglement faster. We conclude that
without decoherence, and given a maximum distance $\Delta x$ between any two
spatial states of a superposition, a set of two qubits placed in spatial
superposition parallel to one another will outperform all other models given
realistic experimental parameters. Furthermore, when a sufficiently high
decoherence rate is introduced, multi-component superpositions can outperform
the two-qubit set-up. This is further verified with an experimental simulation,
showing that $O(10^3)$ measurements are required to reject the no entanglement
hypothesis with a parallel qubits set-up without decoherence at a 99.9$\%$
confidence level. The number of measurements increases when decoherence is
introduced. When the decoherence rate reaches $0.125$~Hz, 6-dimensional qudits
are required as the two-qubit system entanglement cannot be witnessed anymore.
However, in this case, $O(10^6)$ measurements will be required. One can group
the witness operators to measure in order to reduce the number of measurements
(up to ten-fold). However, this may be challenging to implement experimentally.
- Abstract（参考訳）: 最近、量子重力による質量の絡み合い(QGEM)と呼ばれる理論と実験的プロトコルが提案され、2つの位置の重ね合わせにそれぞれ2つのメソスコピック質量を用いて重力の量子的性質をテストする。
もしそれらの間の全ての非重力相互作用を取り除いた後、粒子が絡み合うと、重力ポテンシャルは量子メディエーター、すなわち仮想重力子によって誘導されると結論付けることができる。
そこで本研究では, 異なる測地線と空間的重ね合わせ状態の数を考慮し, 様々な実験的な集合を考察し, いずれがより早く絡み合いを生じさせるかを決定する。
重ね合わせの任意の2つの空間状態の間の最大距離$\Delta x$を与えられると、互いに平行な空間的重ね合わせに配置された2つのキュービットの集合は、現実的な実験パラメータが与えられた他のモデルよりも優れる。
さらに、十分に高いデコヒーレンス率を導入すると、多成分重ね合わせは2ビットのセットアップよりも優れる。
これはさらに実験シミュレーションで検証され、99.9$\%の信頼レベルでのデコヒーレンスを伴わずに並列量子ビットをセットアップした非絡み合い仮説を拒否するために$O(10^3)$測定が必要であることを示した。
デコヒーレンスを導入すると測定回数が増加する。
デコヒーレンスレートが0.125$~Hzに達すると、2量子系の絡み合いを目撃できないため、6次元のクイディットが要求される。
しかし、この場合、$o(10^6)$の測定が必要となる。
測定対象のオペレータをグループ化し、測定対象数(最大10倍)を減らすことができる。
しかし、これは実験的に実装することが難しいかもしれない。
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