論文の概要: Many-body quantum teleportation via operator spreading in the traversable wormhole protocol

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.00010v2
• Date: Fri, 5 Aug 2022 21:22:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 08:43:27.395393
• Title: Many-body quantum teleportation via operator spreading in the traversable wormhole protocol
• Title（参考訳）: トランスバーサブルワームホールプロトコルにおける演算子による多体量子テレポーテーション
• Authors: Thomas Schuster, Bryce Kobrin, Ping Gao, Iris Cong, Emil T. Khabiboulline, Norbert M. Linke, Mikhail D. Lukin, Christopher Monroe, Beni Yoshida, Norman Y. Yao
• Abstract要約: 近年の進歩により、量子テレポーテーションの本質的な多体一般化が明らかになり、エレガントで驚くべき重力との結びつきが明らかになった。 ここでは、ピークサイズテレポーテーションと呼ばれる多体量子テレポーテーションの新しいメカニズムを提案し、分析する。 我々は,物理システムの多様な景観を横断する,ピークサイズテレポーテーションの多様さを解析的にも数値的にも示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1198195005311917
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: By leveraging shared entanglement between a pair of qubits, one can teleport a quantum state from one particle to another. Recent advances have uncovered an intrinsically many-body generalization of quantum teleportation, with an elegant and surprising connection to gravity. In particular, the teleportation of quantum information relies on many-body dynamics, which originate from strongly-interacting systems that are holographically dual to gravity; from the gravitational perspective, such quantum teleportation can be understood as the transmission of information through a traversable wormhole. Here, we propose and analyze a new mechanism for many-body quantum teleportation -- dubbed peaked-size teleportation. Intriguingly, peaked-size teleportation utilizes precisely the same type of quantum circuit as traversable wormhole teleportation, yet has a completely distinct microscopic origin: it relies upon the spreading of local operators under generic thermalizing dynamics and not gravitational physics. We demonstrate the ubiquity of peaked-size teleportation, both analytically and numerically, across a diverse landscape of physical systems, including random unitary circuits, the Sachdev-Ye-Kitaev model (at high temperatures), one-dimensional spin chains and a bulk theory of gravity with stringy corrections. Our results pave the way towards using many-body quantum teleportation as a powerful experimental tool for: (i) characterizing the size distributions of operators in strongly-correlated systems and (ii) distinguishing between generic and intrinsically gravitational scrambling dynamics. To this end, we provide a detailed experimental blueprint for realizing many-body quantum teleportation in both trapped ions and Rydberg atom arrays; effects of decoherence and experimental imperfections are analyzed.
• Abstract（参考訳）: 一対の量子ビット間の共有絡み合いを利用することで、ある粒子から別の粒子へ量子状態をテレポートすることができる。 近年の進歩により、量子テレポーテーションは本質的に多体一般化され、エレガントで驚くほど重力に結びついている。 特に、量子情報のテレポーテーションは、ホログラフィック的に重力と双対な強い相互作用を持つ系に由来する多体力学に依存しており、重力の観点からは、そのような量子テレポーテーションは、トラバース可能なワームホールを通して情報の伝達として理解することができる。 本稿では,ピークサイズテレポーテーションと呼ばれる多体量子テレポーテーションの新しいメカニズムを提案し,解析する。 興味深いことに、ピークサイズのテレポーテーションは、トラベル可能なワームホール・テレポーテーションと全く同じタイプの量子回路を利用するが、完全に微妙な起源を持つ。 本研究では,ランダムユニタリ回路,sachdev-ye-kitaevモデル(高温の場合),1次元スピンチェーン,弦補正を伴うバルク重力理論など,物理系の多様な景観において,解析的および数値的にピークサイズのテレポーテーションの普遍性を示す。 私たちの結果は、多体量子テレポーテーションを強力な実験ツールとして利用する道を開いた。 (i)強相関系における作用素のサイズ分布の特徴と (ii)総称と本質的な重力スクランブルダイナミクスの区別。 この目的のために、捕捉されたイオンとリドバーグ原子配列の両方における多体量子テレポーテーションを実現するための詳細な実験的青写真を提供する。

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