論文の概要: Entanglement transitions in quantum-enhanced experiments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03061v2
• Date: Fri, 16 Feb 2024 19:32:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-21 05:34:07.115749
• Title: Entanglement transitions in quantum-enhanced experiments
• Title（参考訳）: 量子エンハンスド実験における絡み合い遷移
• Authors: Shane P. Kelly and Jamir Marino
• Abstract要約: 関心のシステムから情報を伝達し、量子コンピュータで処理する量子強化実験は、サンプリングタスクにおいて指数関数的優位性を持つ可能性がある。 古典的な実験で生じる測定誘起相転移(MIPT)と同様に、量子化実験も絡み合い相転移を示すことを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: A quantum-enhanced experiment, in which information is transduced from a system of interest and processed on a quantum computer, has the possibility of exponential advantage in sampling tasks over a traditional classical experiment, where only the measurement outcomes of projective or weak measurements are stored on a classical computer. In this work, we demonstrate that, similar to the measurement induced phase transition~(MIPT) occurring in classical experiments, quantum-enhanced experiments can also show entanglement phase transitions. We introduce a noisy transduction operation which replaces projective measurements and acts independently on two qubits, recording the quantum state of one qubit in the measurement apparatus, while erasing the quantum state of the other qubit with the environment. We then construct a random brickwork circuit which shows an entanglement transition tuned by the rate of noisy transduction operations. Below the critical rate of noisy transduction, an extensive amount of entanglement is generated between regions of the system and apparatus, while above the critical rate, entanglement satisfies area law scaling. Our work delineates the prerequisites for a broad spectrum of quantum-enhanced experiments to manifest entanglement transitions, thereby establishing a foundational framework that connects quantum-enhanced sensing with emergent entanglement phenomena.
• Abstract（参考訳）: 関心のシステムから情報を伝達し、量子コンピュータで処理する量子強化実験は、従来の古典的な実験よりも、標本化作業において指数関数的に有利になる可能性があり、射影的または弱い測定結果のみを古典的なコンピュータに格納する。 本研究では,古典的実験で発生する測定誘起相転移-(mipt)と同様に,量子エンハンシング実験が絡み合い相転移を示すことも示す。 本研究では,2つの量子ビットに対してそれぞれ独立に動作し,一方の量子ビットの量子状態を計測装置に記録し,他方の量子ビットの量子状態を環境に消去する雑音伝達演算を導入する。 次に,雑音伝達の速度によって調整された絡み合い遷移を示すランダムなブロックワーク回路を構築する。 雑音伝達の臨界速度以下では、システムと装置の領域間で広範囲の絡み合いが発生するが、臨界速度を超えると、絡み合いは領域法のスケーリングを満足する。 本研究は,量子エンハンセンシングと創発的エンタングルメント現象をつなぐ基礎的枠組みを確立するために,量子エンハンセンシング実験の幅広いスペクトルの前提条件を明らかにする。

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