論文の概要: Locality and error correction in quantum dynamics with measurement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.09929v4
- Date: Mon, 3 Jul 2023 19:49:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-07 00:25:16.692807
- Title: Locality and error correction in quantum dynamics with measurement
- Title（参考訳）: 計測による量子力学の局所性と誤差補正
- Authors: Aaron J. Friedman, Chao Yin, Yifan Hong, and Andrew Lucas
- Abstract要約: 我々はリーブ・ロビンソン理論を測定を伴う量子力学に拡張する。
我々は、少なくとも$(M hspace-0.5mm +hspace-0.5mm)$-fold の量子情報の速度 $v$ の強化を見出した。
その結果,量子情報処理の高速化のため,計測とアクティブフィードバックの利用に制限が課された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15749416770494704
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The speed of light $c$ sets a strict upper bound on the speed of information
transfer in both classical and quantum systems. In nonrelativistic quantum
systems, the Lieb-Robinson Theorem imposes an emergent speed limit $v
\hspace{-0.2mm} \ll \hspace{-0.2mm} c$, establishing locality under unitary
evolution and constraining the time needed to perform useful quantum tasks. We
extend the Lieb-Robinson Theorem to quantum dynamics with measurements. In
contrast to the expectation that measurements can arbitrarily violate spatial
locality, we find at most an $(M \hspace{-0.5mm} +\hspace{-0.5mm} 1)$-fold
enhancement to the speed $v$ of quantum information, provided the outcomes of
measurements in $M$ local regions are known. This holds even when classical
communication is instantaneous, and extends beyond projective measurements to
weak measurements and other nonunitary channels. Our bound is asymptotically
optimal, and saturated by existing measurement-based protocols. We tightly
constrain the resource requirements for quantum computation, error correction,
teleportation, and generating entangled resource states (Bell, GHZ,
quantum-critical, Dicke, W, and spin-squeezed states) from
short-range-entangled initial states. Our results impose limits on the use of
measurements and active feedback to speed up quantum information processing,
resolve fundamental questions about the nature of measurements in quantum
dynamics, and constrain the scalability of a wide range of proposed quantum
technologies.
- Abstract（参考訳）: 光の速さ$c$は、古典系と量子系の両方における情報転送の速さに厳格な上限を与える。
非相対論的量子系において、リーブ・ロビンソン定理は創発的な速度限界$v \hspace{-0.2mm} \ll \hspace{-0.2mm} c$を課し、ユニタリ進化の下で局所性を確立し、有用な量子タスクを実行するのに必要な時間を制限する。
我々はリーブ・ロビンソン理論を測定を伴う量子力学に拡張する。
測定値が空間的局所性に任意に違反する可能性があるという期待とは対照的に、m$ローカル領域における測定結果が分かっているならば、最大で$(m \hspace{-0.5mm} +\hspace{-0.5mm} 1)$-fold enhancement to the speed $v$ of quantum information となる。
これは古典的なコミュニケーションが瞬時に行われ、射影測定を越えて弱い測定や非単体チャネルにまで拡張される。
我々の境界は漸近的に最適であり、既存の測定に基づくプロトコルによって飽和している。
我々は,量子計算,誤り訂正,テレポーテーション,絡み合った資源状態(bell, ghz, quantum-critical, dicke, w, spin-squeezed states)の資源要件を短距離の初期状態から厳しく制約する。
その結果、量子情報処理の高速化、量子力学における測定の性質に関する根本的な疑問の解決、幅広い量子技術のスケーラビリティの制約など、測定値とアクティブフィードバックの使用に制限が課せられた。
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