論文の概要: Improving resilience of the Quantum Gravity Induced Entanglement of
Masses (QGEM) to decoherence using 3 superpositions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.14695v3
- Date: Tue, 15 Feb 2022 16:28:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-10 02:57:02.050600
- Title: Improving resilience of the Quantum Gravity Induced Entanglement of
Masses (QGEM) to decoherence using 3 superpositions
- Title（参考訳）: 量子重力誘起質量絡み合い(qgem)の3重重重ね合わせによるデコヒーレンスへの弾力性向上
- Authors: Martine Schut, Jules Tilly, Ryan J. Marshman, Sougato Bose and Anupam
Mazumdar
- Abstract要約: 埋め込み量子ビットを持つ第3の質量を導入し、重力によって生じる絡みを3つの量子ビットで見ることができるようにした。
エンタングルメントは、デコヒーレンスレート$gamma$が$gamma 0.11 $ Hzである場合、2ビット設定に対して実験的に検出できる。
我々は,QGEMプロトコルの絡み合いを$O(104)-O(105)$で99.9%の確信で検出できることを推定した。
- 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 protocol called quantum gravity induced entanglement of masses
(QGEM) that aims to test the quantum nature of gravity using the entanglement
of 2 qubits was proposed. The entanglement can arise only if the force between
the two spatially superposed masses is occurring via the exchange of a
mediating virtual graviton. In this paper, we examine a possible improvement of
the QGEM setup by introducing a third mass with an embedded qubit, so that
there are now 3 qubits to witness the gravitationally generated entanglement.
We compare the entanglement generation for different experimental setups with 2
and 3 qubits and find that a 3-qubit setup where the superpositions are
parallel to each other leads to the highest rate of entanglement generation
within $\tau = 5 $ s. We will show that the 3-qubit setup is more resilient to
the higher rate of decoherence. The entanglement can be detected experimentally
for the 2-qubit setup if the decoherence rate $\gamma$ is $\gamma < 0.11 $ Hz
compared to $\gamma < 0.16 $ Hz for the 3-qubit setup. However, the
introduction of an extra qubit means that more measurements are required to
characterize entanglement in an experiment. We conduct experimental simulations
and estimate that the 3-qubit setup would allow detecting the entanglement in
the QGEM protocol at a $99.9\%$ certainty with $O(10^4)-O(10^5)$ measurements
when $\gamma \in [0.1,0.15] $ Hz. Furthermore, we find that the number of
needed measurements can be reduced to $O(10^3)-O(10^5)$ if the measurement
schedule is optimised using joint Pauli basis measurements. For $\gamma > 0.06
$ Hz the 3-qubit setup is favourable compared to the 2-qubit setup in terms of
the minimum number of measurements needed to characterize the entanglement.
Thus, the proposed setup here provides a promising new avenue for implementing
the QGEM experiment.
- Abstract（参考訳）: 近年、2量子ビットの絡み合いを用いて重力の量子性をテストすることを目的とした量子重力誘起質量の絡み合い(qgem)と呼ばれるプロトコルが提案されている。
この絡み合いは、媒介する仮想重力の交換によって2つの空間的に重なる質量間の力が発生する場合にのみ生じる。
本稿では,埋め込み量子ビットを持つ第3の質量を導入することで,重力によって生成された絡み合いを3つの量子ビットで確認することで,qgem設定の改善の可能性について検討する。
異なる実験系における絡み合い生成を 2 および 3 量子ビットと比較し、重ね合わせが互いに平行な 3 量子ビットの設定が $\tau = 5 $ s 内で最も高い絡み合い生成率をもたらすことを見出した。
3ビットのセットアップがより高いデコヒーレンス率に対して回復力があることを示します。
もしデコヒーレンスレート$\gamma$が$\gamma < 0.11 $ hzであるなら、3量子ビットのセットアップでは$\gamma < 0.16 $ hzである。
しかし、余剰量子ビットの導入は、実験における絡みを特徴づけるためにより多くの測定が必要であることを意味する。
実験的なシミュレーションを行い、QGEMプロトコルの絡み合いを$O(10^4)-O(10^5)$ Hzで$\gamma \in [0.1,0.15]$ Hzで99.9\%$で検出できると推定した。
さらに, 関節パウリ法を用いて測定スケジュールを最適化した場合, 必要な測定回数を$O(10^3)-O(10^5)$に削減できることがわかった。
$\gamma > 0.06 $ Hz の場合、3-qubit のセットアップは2-qubit のセットアップに比べて、絡み合いを特徴づけるために必要な測定の最小値として好適である。
そこで,提案手法は,QGEM実験の実装に期待できる新たな道筋を提供する。
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