論文の概要: Protect Measurement-Induced Phase Transition from Noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14109v2
• Date: Mon, 15 Jul 2024 06:59:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-17 00:06:54.773528
• Title: Protect Measurement-Induced Phase Transition from Noise
• Title（参考訳）: 騒音からの計測誘起相転移の保護
• Authors: Dongheng Qian, Jing Wang,
• Abstract要約: 測定誘起相転移(MIPT)は、絡み合いエントロピーを特徴とする新しい非平衡相転移である。 量子化操作を組み込むことで,MIPTを環境騒音から効果的に保護できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.134848671499466
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Measurement-induced phase transition (MIPT) is a novel non-equilibrium phase transition characterized by entanglement entropy. The scrambling dynamics induced by random unitary gates can protect information from low-rate measurements. However, common decoherence noises, such as dephasing, are detrimental to the volume law phase, posing a significant challenge for observing MIPT in current noisy intermediate-scale quantum devices. Here, we demonstrate that incorporating quantum-enhanced operations can effectively protect MIPT from environmental noise. The conditional entanglement entropy is associated with a statistical mechanics model wherein noise and quantum-enhanced operations act as two competing external random fields. Then we show that an average apparatus-environment exchange symmetry ensures the conditional entanglement entropy is a valid probe of entanglement. Furthermore, we provide numerical evidence on a (2+1)-d quantum circuit under dephasing noise, demonstrating that MIPT can indeed be observed with the aid of quantum-enhanced operations. This result not only serves as a concrete example of the power of quantum enhancement in combating noise but also holds experimental relevance, as the protocol is straightforward to implement in practice.
• Abstract（参考訳）: 測定誘起相転移(MIPT)は、絡み合いエントロピーを特徴とする新しい非平衡相転移である。 ランダムなユニタリゲートによって誘導されるスクランブルダイナミクスは、低レートの測定から情報を保護することができる。 しかし、デフォーカスのような一般的なデコヒーレンスノイズは体積法相に有害であり、現在のノイズの多い中規模量子デバイスでMIPTを観測する上で大きな課題となっている。 本稿では,MIPTを環境騒音から効果的に保護できることを実証する。 条件エンタングルメントエントロピーは、2つの競合する外乱場としてノイズと量子エンハンスド演算が作用する統計力学モデルと関連付けられている。 そして, 平均機器環境交換対称性により, 条件エンタングルメントエントロピーがエンタングルメントの有効なプローブであることを確かめる。 さらに,(2+1)-d量子回路の劣化雑音下での数値的証明を行い,MIPTが実際に量子化演算によって観測可能であることを示す。 この結果は、ノイズと戦う際の量子エンハンスメントの力の具体的な例として機能するだけでなく、実際に実装するのが簡単なプロトコルであるため、実験的な関連性も持つ。

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