論文の概要: Unveiling quantum entanglement in many-body systems from partial
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- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.03944v3
- Date: Wed, 16 Mar 2022 08:56:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-23 02:00:16.491046
- Title: Unveiling quantum entanglement in many-body systems from partial
information
- Title（参考訳）: 部分情報を用いた多体系における量子絡みの解離
- Authors: Ir\'en\'ee Fr\'erot, Flavio Baccari and Antonio Ac\'in
- Abstract要約: 本稿では,非文字化量子多体状態に対するフレキシブルなデータ駆動絡み検出手法を提案する。
これは量子優位な状態における実験に直ちに関係している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum entanglement is commonly assumed to be a central resource for quantum
computing and quantum simulation. Nonetheless, the capability to detect it in
many-body systems is severely limited by the absence of sufficiently scalable
and flexible certification tools. This issue is particularly critical in
situations where the structure of entanglement is a priori unknown, and where
one cannot rely on existing entanglement witnesses. Here, we implement a scheme
in which the knowledge of the mean value of arbitrary observables can be used
to probe multipartite entanglement in a scalable, certified and systematic
manner. Specifically, we rely on positive semidefinite conditions, independent
of partial-transposition-based criteria, necessarily obeyed if the data can be
reproduced by a separable state. The violation of any of these conditions
yields a specific entanglement witness, tailored to the data of interest,
revealing the salient features of the data which are impossible to reproduce
without entanglement. We validate this approach by probing theoretical
many-body states of several hundreds of qubits relevant to existing
experiments: a single-particle quench in a one-dimensional $XX$ chain; a
many-body quench in a two-dimensional $XX$ model with $1/r^3$ interactions; and
thermal equilibrium states of Heisenberg and transverse-field Ising chains. In
all cases, these investigations have lead us to discover new entanglement
witnesses, some of which could be characterized analytically, generalizing
existing results in the literature. In summary, our paper introduces a flexible
data-driven entanglement detection technique for uncharacterized quantum
many-body states, of immediate relevance to experiments in a quantum advantage
regime.
- Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは一般に量子コンピューティングと量子シミュレーションの中心的な資源であると考えられている。
それでも、多体システムでそれを検出する能力は、十分にスケーラブルで柔軟な認証ツールがないため、著しく制限されている。
この問題は、絡み合いの構造が未詳であり、既存の絡み合いの証人に頼ることができない状況において特に重要である。
そこで我々は,任意の観測値の平均値に関する知識を,スケーラブルで認証され,体系的な方法で多部絡みを探索する手法を実装した。
具体的には、部分転位に基づく基準によらない正の半定条件に頼り、データが分離可能な状態によって再生可能であれば必ず従う。
これらの条件に違反すると、特定の絡み合いの証人となり、興味のあるデータに合わせて、絡み合いなしでは再生できないデータの健全な特徴を明らかにする。
既存の実験に関連する数百の量子ビットの理論的多体状態: 1次元$XX$鎖の単一粒子クエンチ、1/r^3$相互作用を持つ2次元$XX$模型の多体クエンチ、ハイゼンベルクと横場Ising鎖の熱平衡状態。
いずれの場合も、これらの調査によって新たな絡み合いの証人を発見することができ、そのうちのいくつかは分析的に特徴づけられ、文献における既存の結果を一般化している。
要約して,本論文では,量子優位状態における実験の即時的関連を考慮し,不特性な量子多体状態に対するフレキシブルなデータ駆動絡み検出手法を提案する。
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