論文の概要: Fundamental Limitation on the Detectability of Entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.02518v2
• Date: Thu, 1 Dec 2022 12:21:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 07:32:14.528138
• Title: Fundamental Limitation on the Detectability of Entanglement
• Title（参考訳）: 絡み合い検出性に関する基礎的限界
• Authors: Pengyu Liu, Zhenhuan Liu, Shu Chen, Xiongfeng Ma
• Abstract要約: 絡み合い検出は、量子情報科学と量子多体物理学において不可欠である。 我々は、この制限を、絡み合い基準の効率性と有効性の基本的なトレードオフとして定式化する。 マルチコピー関節測定が許される場合、エンタングルメント検出の有効性を指数関数的に改善することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5295602849229875
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Entanglement detection is essential in quantum information science and quantum many-body physics. It has been proved that entanglement exists almost surely for a random quantum state, while the realizations of effective entanglement criteria usually consume exponential resources, and efficient criteria often perform poorly without prior knowledge. This fact implies a fundamental limitation might exist in the detectability of entanglement. In this work, we formalize this limitation as a fundamental trade-off between the efficiency and effectiveness of entanglement criteria via a systematic method to theoretically evaluate the detection capability of entanglement criteria. For a system coupled to an environment, we prove that any entanglement criterion needs exponentially many observables to detect the entanglement effectively when restricted to single-copy operations. Otherwise, the detection capability of the criterion will decay double-exponentially. Furthermore, if multi-copy joint measurements are allowed, the effectiveness of entanglement detection can be exponentially improved, which implies a quantum advantage in entanglement detection problems.
• Abstract（参考訳）: 絡み合い検出は、量子情報科学および量子多体物理学において必須である。 ランダムな量子状態に対してほぼ確実に絡み合いが存在することが証明されているが、効果的な絡み合い基準の実現は通常指数的資源を消費し、効率的な基準はしばしば事前の知識なしではうまく機能しない。 この事実は、絡み合いの検出性に根本的な限界が存在することを示唆している。 本研究では,この制限を体系的手法を用いて,エンタングルメント基準の効率性と有効性との根本的なトレードオフとして定式化し,エンタングルメント基準の検出能力を理論的に評価する。 環境に結合したシステムでは,任意の絡み合い基準が指数関数的に多くの観測値を必要とすることが証明される。 さもなければ、基準の検出能力は2倍に低下する。 さらに,マルチコピージョイント測定が可能であれば,エンタングルメント検出の有効性が指数関数的に向上し,エンタングルメント検出問題における量子アドバンテージが示唆される。

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