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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14109v3
• Date: Wed, 18 Dec 2024 06:14:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-19 13:23:11.155853
• 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: 本研究では, 環境騒音から測定誘起相転移(MIPT)を効果的に保護できることを示す。 また,(2+1)次元量子回路の雑音下でのMIPTの数値実験を行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.134848671499466
• License:
• Abstract: Scrambling dynamics induced by random unitary gates can protect information from low-rate measurements, which underpins the phenomenon known as the measurement-induced phase transition (MIPT). However, typical decoherence noises disrupts the volume law phase, complicating the observation of MIPT on noisy intermediate-scale quantum devices. Here, we demonstrate that incorporating quantum-enhanced operations can effectively protect MIPT from environmental noise, thereby enabling its detection in experiment. The transition is characterized by the conditional entanglement entropy (CEE), which is associated with a statistical mechanics model wherein noise and quantum-enhanced operations act as competing external random fields. When the net external field is zero, a ferromagnetic-paramagnetic phase transition is expected, resulting in the MIPT. This zero-field condition also ensures an average apparatus-environment symmetry, making CEE a valid probe of entanglement and establishing the transition as a genuine entanglement phase transition. Additionally, we provide numerical results demonstrate the MIPT in a (2+1)-dimensional quantum circuit under dephasing noise. We also propose a method to estimate the noise rate, enabling the zero-field condition to be achieved experimentally and ensuring the feasibility of our protocol. Our result serves as a concrete example of the power of quantum enhancement in combating noise.
• Abstract（参考訳）: 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、測定誘起相転移(MIPT)と呼ばれる現象の基盤となる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、典型的なデコヒーレンスノイズは体積法相を乱し、ノイズの多い中間スケールの量子デバイス上でMIPTの観測を複雑にする。 そこで本研究では,MIPTを環境騒音から効果的に保護し,実験で検出できることを実証する。 この遷移は条件エンタングルメントエントロピー(CEE)によって特徴づけられ、これはノイズや量子エンハンスド演算が競合する外乱場として機能する統計力学モデルと関連付けられている。 ネット外界がゼロの場合、強磁性-常磁性相転移が期待され、MIPTとなる。 このゼロフィールド条件はまた、平均的な装置環境対称性を保証し、CEEをエンタングルメントの有効なプローブとし、真のエンタングルメント相転移として遷移を確立する。 さらに、(2+1)次元量子回路におけるMIPTの劣化雑音下での数値的な結果を示す。 また、ノイズ率を推定し、ゼロフィールド条件を実験的に達成し、我々のプロトコルの実現可能性を保証する方法を提案する。 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である。

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