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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03061v3
• Date: Thu, 6 Jun 2024 22:10:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-10 20:56:18.041233
• 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, 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。 我々は、従来の実験で発生する測定誘起相転移(MIPT)と同様に、量子化実験も絡み合い相転移を示すことを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/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 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 traditional 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 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、従来の実験よりもサンプリングタスク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、従来の実験で発生する測定誘起相転移~(MIPT)と同様に、量子化実験も絡み合い相転移を示すことを実証する。 本研究では、2つの量子ビットに対して独立に作用し、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と消去するノイズ伝達演算を導入する。 次に,雑音伝達の速度で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。 我々の研究は、量子エンハンスメントの遷移を示すために量子エンハンスメント実験の前提条件を明確にし、量子エンハンスメントセンシングと創発的エンハンスメント現象を結びつける基盤となる枠組みを確立する。

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