論文の概要: Experimental Realization of a Measurement-Induced Entanglement Phase
Transition on a Superconducting Quantum Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.04338v2
- Date: Fri, 20 May 2022 06:41:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 19:45:28.531765
- Title: Experimental Realization of a Measurement-Induced Entanglement Phase
Transition on a Superconducting Quantum Processor
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける計測誘起エンタングルメント相転移の実験的実現
- Authors: Jin Ming Koh, Shi-Ning Sun, Mario Motta, Austin J. Minnich
- Abstract要約: 超伝導量子プロセッサにおける中間回路読み出し能力を有する測定誘起絡み合い遷移の実現について報告する。
本研究は, 短期量子コンピュータにおける量子シミュレーションの有効な資源として, 中間回路計測の活用の道を開くものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Ergodic quantum many-body systems undergoing unitary dynamics evolve towards
increasingly entangled states characterized by an extensive scaling of
entanglement entropy with system volume. At the other extreme, quantum systems
repeatedly measured may be stabilized in a measurement eigenstate, a phenomenon
known as the quantum Zeno effect. Recently, the intermediate regime in which
unitary evolution is interspersed with quantum measurements has become of
interest. Numerical studies have reported the existence of distinct phases
characterized by volume- and area-law entanglement entropy scaling for
infrequent and frequent measurement rates, respectively, separated by a
critical measurement rate. The experimental investigation of these dynamic
quantum phases of matter on near-term quantum hardware is challenging due to
the need for repeated high-fidelity mid-circuit measurements and fine control
over the evolving unitaries. Here, we report the realization of a
measurement-induced entanglement transition on superconducting quantum
processors with mid-circuit readout capability. We directly observe extensive
and sub-extensive scaling of entanglement entropy in the volume- and area-law
phases, respectively, by varying the rate of projective measurements. We
further demonstrate phenomenological critical behavior of the transition by
performing a data collapse for different system sizes. Our work paves the way
for the use of mid-circuit measurement as an effective resource for quantum
simulation on near-term quantum computers, for instance by facilitating the
study of dynamic and long-range entangled quantum phases.
- Abstract（参考訳）: ユニタリ力学を経るエルゴード量子多体系は、システム体積による絡み合いエントロピーの広範なスケーリングを特徴とする、ますます絡み合う状態へと進化する。
一方、繰り返し測定される量子系は、量子ゼノ効果として知られる測定固有状態において安定化することができる。
近年,ユニタリ進化が量子測定と交差する中間構造が注目されている。
数値実験では, 臨界測定速度で分離した頻度, 頻繁な測定速度に対して, 体積と面積の異なるエンタングルメントエントロピースケーリングを特徴とする相の存在が報告されている。
短期量子ハードウェア上でのこれらの動的量子位相の実験的研究は、高忠実度中間回路測定の繰り返しと進化するユニタリの細かい制御の必要性から、困難である。
本稿では,中回路読み出し機能を有する超伝導量子プロセッサにおける計測誘起エンタングルメント遷移の実現について述べる。
容積および面積則相におけるエントロピーの広範囲および部分拡張的スケーリングを,射影的測定の速度を変化させて直接観察した。
さらに、異なるシステムサイズでデータ崩壊を行うことにより、遷移の現象論的臨界挙動を示す。
我々の研究は、例えば、動的および長距離の量子位相の研究を容易にすることで、短期量子コンピュータ上での量子シミュレーションの有効なリソースとして、中間回路計測を使用するための道を開いた。
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