論文の概要: Experimental demonstration of scalable cross-entropy benchmarking to detect measurement-induced phase transitions on a superconducting quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.00938v1
• Date: Fri, 1 Mar 2024 19:35:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-05 15:59:02.573395
• Title: Experimental demonstration of scalable cross-entropy benchmarking to detect measurement-induced phase transitions on a superconducting quantum processor
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける計測誘起相転移検出のためのスケーラブルクロスエントロピーベンチマークの実験的検討
• Authors: Hirsh Kamakari, Jiace Sun, Yaodong Li, Jonathan J. Thio, Tanvi P. Gujarati, Matthew P. A. Fisher, Mario Motta, Austin J. Minnich
• Abstract要約: 線形クロスエントロピーを用いた絡み合い位相遷移を検出するプロトコルを提案する。 我々は,IBMの量子ハードウェア上で最大22量子ビットの1次元および全対全接続性を持つシステムにおいて,このプロトコルを実証する。 我々の実証は、測定誘起絡み合い相転移と関連する臨界現象を、より大きな短期量子系で研究するための道を開くものである。
• 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: Quantum systems subject to random unitary evolution and measurements at random points in spacetime exhibit entanglement phase transitions which depend on the frequency of these measurements. Past work has experimentally observed entanglement phase transitions on near-term quantum computers, but the characterization approach using entanglement entropy is not scalable due to exponential overhead of quantum state tomography and post selection. Recently, an alternative protocol to detect entanglement phase transitions using linear cross-entropy was proposed which eliminates both bottlenecks. Here, we report the demonstration of this protocol in systems with one-dimensional and all-to-all connectivities on IBM's quantum hardware on up to 22 qubits, a regime which is presently inaccessible if post-selection is required. We demonstrate a collapse of the data into a scale-invariant form with critical exponents agreeing with theory within uncertainty. Our demonstration paves the way for studies of measurement-induced entanglement phase transitions and associated critical phenomena on larger near-term quantum systems.
• Abstract（参考訳）: ランダムユニタリ進化と時空のランダム点における測定は、これらの測定の周波数に依存するエンタングルメント位相遷移を示す。 過去の研究は、短期量子コンピュータ上でのエンタングルメント相転移を実験的に観察してきたが、量子状態トモグラフィーとポストセレクションの指数的オーバーヘッドのため、エンタングルメントエントロピーを用いたキャラクタリゼーションアプローチはスケーラブルではない。 近年,線形クロスエントロピーを用いた絡み合い相転移検出のための代替プロトコルが提案されている。 本稿では,IBMの量子ハードウェア上で,最大22量子ビットの1次元および全対全接続性を持つシステムにおいて,このプロトコルの実証を報告する。 我々は、不確実性内の理論に一致する臨界指数を持つスケール不変形式にデータの崩壊を示す。 我々の実証は、測定誘起絡み合い相転移と関連する臨界現象の研究の道を開くものである。

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