論文の概要: Demonstration of Maxwell Demon-assistant Einstein-Podolsky-Rosen
Steering via Superconducting Quantum Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10955v1
- Date: Sat, 18 Nov 2023 03:27:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-22 13:05:58.707119
- Title: Demonstration of Maxwell Demon-assistant Einstein-Podolsky-Rosen
Steering via Superconducting Quantum Processor
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサによるマクスウェル・デーモン系アインシュタイン・ポドルスキー・ローゼンステアリングの実証
- Authors: Z. T. Wang, Ruixia Wang, Peng Zhao, Z. H. Yang, Kaixuan Huang, Kai Xu,
Yong-Sheng Zhang, Heng Fan, S. P. Zhao, Meng-Jun Hu, and Haifeng Yu
- Abstract要約: マックスウェル・デーモンの概念は熱力学と情報理論を結びつける上で重要な役割を果たすが、絡み合いと非局所性は量子論の基本的特徴である。
近年、マクスウェルのデモン・アシスタントであるアインシュタイン・ポドルスキー・ローゼン(EPR)ステアリング(英語版)と呼ばれる新しい概念が提案されており、これは量子相関のシミュレーションが可能であることを示唆している。
本研究では,超伝導量子回路を用いたMaxwellデモンアシスト型EPRステアリングを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.793245624610755
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The concept of Maxwell demon plays an essential role in connecting
thermodynamics and information theory, while entanglement and non-locality are
fundamental features of quantum theory. Given the rapid advancements in the
field of quantum information science, there is a growing interest and
significance in investigating the connection between Maxwell demon and quantum
correlation. The majority of research endeavors thus far have been directed
towards the extraction of work from quantum correlation through the utilization
of Maxwell demon. Recently, a novel concept called Maxwell demon-assistant
Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) steering has been proposed, which suggests that
it is possible to simulate quantum correlation by doing work. This seemingly
counterintuitive conclusion is attributed to the fact that Alice and Bob need
classical communication during EPR steering task, a requirement that does not
apply in the Bell test. In this study, we demonstrate Maxwell demon-assistant
EPR steering with superconducting quantum circuits. By compiling and optimizing
a quantum circuit to be implemented on a 2D superconducting chip, we were able
to achieve a steering parameter of $S_{2} = 0.770 \pm 0.005$ in the case of two
measurement settings, which surpasses the classical bound of $1/\sqrt{2}$ by
12.6 standard deviations. In addition, experimental observations have revealed
a linear correlation between the non-locality demonstrated in EPR steering and
the work done by the demon. Considering the errors in practical operation, the
experimental results are highly consistent with theoretical predictions. Our
findings not only suggest the presence of a Maxwell demon loophole in the EPR
steering, but also contribute to a deeper comprehension of the interplay
between quantum correlation, information theory, and thermodynamics.
- Abstract（参考訳）: マックスウェル・デーモンの概念は熱力学と情報理論を結びつける上で重要な役割を果たすが、絡み合いと非局所性は量子論の基本的特徴である。
量子情報科学の分野における急速な進歩を考えると、マクスウェル・デーモンと量子相関の関係を研究することには関心と重要性が増している。
これまでの研究努力の大半は、マックスウェル・デーモンの利用を通じて量子相関から研究の抽出に向けられている。
近年、マックスウェルのデモン・アシスタントであるアインシュタイン・ポドルスキー・ローゼン(EPR)ステアリング(英語版)と呼ばれる新しい概念が提案されており、これは量子相関のシミュレーションが可能であることを示唆している。
この一見直観に反する結論は、アリスとボブがeprステアリングタスク中に古典的なコミュニケーションを必要としているという事実に起因している。
本研究では,超伝導量子回路を用いたマクスウェルの実証実験を行った。
2次元超伝導チップに実装される量子回路をコンパイルして最適化することで、従来の1/\sqrt{2}$ 12.6の標準偏差を超える2つの測定設定の場合、ステアリングパラメータが$s_{2} = 0.770 \pm 0.005$となる。
さらに, 実験により, EPRステアリングにおける非局所性とデーモンによる作業との線形相関が明らかになった。
実運用における誤差を考慮すると,実験結果は理論的予測と極めて一致している。
以上より,eprステアリングにおけるマクスウェル・デーモン・ホールの存在を示唆するだけでなく,量子相関,情報理論,熱力学の相互作用をより深く理解する。
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