論文の概要: Measurement-induced entanglement and teleportation on a noisy quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04792v2
• Date: Tue, 17 Oct 2023 20:14:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-19 13:17:34.945586
• Title: Measurement-induced entanglement and teleportation on a noisy quantum processor
• Title（参考訳）: 雑音量子プロセッサにおける計測誘起エンタングルメントとテレポーテーション
• Authors: Jesse C. Hoke, Matteo Ippoliti, Eliott Rosenberg, Dmitry Abanin, Rajeev Acharya, Trond I. Andersen, Markus Ansmann, Frank Arute, Kunal Arya, Abraham Asfaw, Juan Atalaya, Joseph C. Bardin, Andreas Bengtsson, Gina Bortoli, Alexandre Bourassa, Jenna Bovaird, Leon Brill, Michael Broughton, Bob B. Buckley, David A. Buell, Tim Burger, Brian Burkett, Nicholas Bushnell, Zijun Chen, Ben Chiaro, Desmond Chik, Josh Cogan, Roberto Collins, Paul Conner, William Courtney, Alexander L. Crook, Ben Curtin, Alejandro Grajales Dau, Dripto M. Debroy, Alexander Del Toro Barba, Sean Demura, Augustin Di Paolo, Ilya K. Drozdov, Andrew Dunsworth, Daniel Eppens, Catherine Erickson, Edward Farhi, Reza Fatemi, Vinicius S. Ferreira, Leslie Flores Burgos, Ebrahim Forati, Austin G. Fowler, Brooks Foxen, William Giang, Craig Gidney, Dar Gilboa, Marissa Giustina, Raja Gosula, Jonathan A. Gross, Steve Habegger, Michael C. Hamilton, Monica Hansen, Matthew P. Harrigan, Sean D. Harrington, Paula Heu, Markus R. Hoffmann, Sabrina Hong, Trent Huang, Ashley Huff, William J. Huggins, Sergei V. Isakov, Justin Iveland, Evan Jeffrey, Cody Jones, Pavol Juhas, Dvir Kafri, Kostyantyn Kechedzhi, Tanuj Khattar, Mostafa Khezri, M\'aria Kieferov\'a, Seon Kim, Alexei Kitaev, Paul V. Klimov, Andrey R. Klots, Alexander N. Korotkov, Fedor Kostritsa, John Mark Kreikebaum, David Landhuis, Pavel Laptev, Kim-Ming Lau, Lily Laws, Joonho Lee, Kenny W. Lee, Yuri D. Lensky, Brian J. Lester, Alexander T. Lill, Wayne Liu, Aditya Locharla, Orion Martin, Jarrod R. McClean, Matt McEwen, Kevin C.Miao, Amanda Mieszala, Shirin Montazeri, Alexis Morvan, Ramis Movassagh, Wojciech Mruczkiewicz, Matthew Neeley, Charles Neill, Ani Nersisyan, Michael Newman, Jiun H. Ng, Anthony Nguyen, Murray Nguyen, Murphy Yuezhen Niu, Tom E. O'Brien, Seun Omonije, Alex Opremcak, Andre Petukhov, Rebecca Potter, Leonid P. Pryadko, Chris Quintana, Charles Rocque, Nicholas C. Rubin, Negar Saei, Daniel Sank, Kannan Sankaragomathi, Kevin J. Satzinger, Henry F. Schurkus, Christopher Schuster, Michael J. Shearn, Aaron Shorter, Noah Shutty, Vlad Shvarts, Jindra Skruzny, W. Clarke Smith, Rolando D. Somma, George Sterling, Douglas Strain, Marco Szalay, Alfredo Torres, Guifre Vidal, Benjamin Villalonga, Catherine Vollgraff Heidweiller, Ted White, Bryan W. K. Woo, Cheng Xing, Z. Jamie. Yao, Ping Yeh, Juhwan Yoo, Grayson Young, Adam Zalcman, Yaxing Zhang, Ningfeng Zhu, Nicholas Zobrist, Harmut Neven, Ryan Babbush, Dave Bacon, Sergio Boixo, Jeremy Hilton, Erik Lucero, Anthony Megrant, Julian Kelly, Yu Chen, Vadim Smelyanskiy, Xiao Mi, Vedika Khemani, Pedram Roushan
• Abstract要約: 最大70個の超伝導量子ビット上の測定誘起量子情報相について検討した。 二重性マッピングを用いて、中間回路の測定を回避し、基礎となる位相の異なる表現にアクセスする。 我々の研究は、現在のNISQプロセッサの限界であるスケールでの計測誘起物理を実現するためのアプローチを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 105.44548669906976
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Measurement has a special role in quantum theory: by collapsing the wavefunction it can enable phenomena such as teleportation and thereby alter the "arrow of time" that constrains unitary evolution. When integrated in many-body dynamics, measurements can lead to emergent patterns of quantum information in space-time that go beyond established paradigms for characterizing phases, either in or out of equilibrium. On present-day NISQ processors, the experimental realization of this physics is challenging due to noise, hardware limitations, and the stochastic nature of quantum measurement. Here we address each of these experimental challenges and investigate measurement-induced quantum information phases on up to 70 superconducting qubits. By leveraging the interchangeability of space and time, we use a duality mapping, to avoid mid-circuit measurement and access different manifestations of the underlying phases -- from entanglement scaling to measurement-induced teleportation -- in a unified way. We obtain finite-size signatures of a phase transition with a decoding protocol that correlates the experimental measurement record with classical simulation data. The phases display sharply different sensitivity to noise, which we exploit to turn an inherent hardware limitation into a useful diagnostic. Our work demonstrates an approach to realize measurement-induced physics at scales that are at the limits of current NISQ processors.
• Abstract（参考訳）: 測定は量子論において特別な役割を持ち、波動関数を崩壊させることで、テレポーテーションのような現象を可能とし、ユニタリ進化を制限する「時間の幅」を変更することができる。 多体力学に組み込むと、測定は時空における量子情報の創発的パターンにつながり、平衡内または平衡外のいずれかの位相を特徴付ける確立されたパラダイムを超える。 現在のNISQプロセッサでは、ノイズ、ハードウェアの制限、量子測定の確率的性質により、この物理の実験的な実現が困難である。 本稿では、これらの実験課題をそれぞれ解決し、70以上の超伝導量子ビット上の測定誘起量子情報位相について検討する。 空間と時間の交換性を活用することで、二元性マッピングを用いて、中循環の測定を避け、絡み合いスケーリングから測定誘発テレポーテーションまで、基盤となるフェーズの異なる表現にアクセスします。 実験記録と古典的シミュレーションデータとの相関関係を示す復号プロトコルを用いて位相遷移の有限サイズシグネチャを得る。 位相はノイズに対する感度が著しく異なり、それを利用して固有のハードウェア制限を有用な診断にします。 本研究では,現在のnisqプロセッサの限界であるスケールで測定誘起物理を実現する手法を示す。

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