論文の概要: Probing many-body Bell correlation depth with superconducting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.17841v1
- Date: Tue, 25 Jun 2024 18:00:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-27 15:37:10.279871
- Title: Probing many-body Bell correlation depth with superconducting qubits
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いた多体ベル相関深さの提案
- Authors: Ke Wang, Weikang Li, Shibo Xu, Mengyao Hu, Jiachen Chen, Yaozu Wu, Chuanyu Zhang, Feitong Jin, Xuhao Zhu, Yu Gao, Ziqi Tan, Aosai Zhang, Ning Wang, Yiren Zou, Tingting Li, Fanhao Shen, Jiarun Zhong, Zehang Bao, Zitian Zhu, Zixuan Song, Jinfeng Deng, Hang Dong, Xu Zhang, Pengfei Zhang, Wenjie Jiang, Zhide Lu, Zheng-Zhi Sun, Hekang Li, Qiujiang Guo, Zhen Wang, Patrick Emonts, Jordi Tura, Chao Song, H. Wang, Dong-Ling Deng,
- Abstract要約: 本稿では,量子多体系における非局所性を示す,真のマルチパーティイトベル相関の実験的証明について報告する。
特にベル相関の証人としてエネルギーを使用し、しきい値の階層にまたがる多体系のエネルギーを変動的に減少させる。
提案手法は, 量子デバイス間の絡み合いを超越した, より微細なベンチマークを提供する, マルチパーティタイトベル相関の作成と証明に有効なアプローチを確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.3215930037341
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum nonlocality describes a stronger form of quantum correlation than that of entanglement. It refutes Einstein's belief of local realism and is among the most distinctive and enigmatic features of quantum mechanics. It is a crucial resource for achieving quantum advantages in a variety of practical applications, ranging from cryptography and certified random number generation via self-testing to machine learning. Nevertheless, the detection of nonlocality, especially in quantum many-body systems, is notoriously challenging. Here, we report an experimental certification of genuine multipartite Bell correlations, which signal nonlocality in quantum many-body systems, up to 24 qubits with a fully programmable superconducting quantum processor. In particular, we employ energy as a Bell correlation witness and variationally decrease the energy of a many-body system across a hierarchy of thresholds, below which an increasing Bell correlation depth can be certified from experimental data. As an illustrating example, we variationally prepare the low-energy state of a two-dimensional honeycomb model with 73 qubits and certify its Bell correlations by measuring an energy that surpasses the corresponding classical bound with up to 48 standard deviations. In addition, we variationally prepare a sequence of low-energy states and certify their genuine multipartite Bell correlations up to 24 qubits via energies measured efficiently by parity oscillation and multiple quantum coherence techniques. Our results establish a viable approach for preparing and certifying multipartite Bell correlations, which provide not only a finer benchmark beyond entanglement for quantum devices, but also a valuable guide towards exploiting multipartite Bell correlation in a wide spectrum of practical applications.
- Abstract（参考訳）: 量子非局所性(quantum nonlocality)は、エンタングルメントよりも強い量子相関の形式を記述する。
これはアインシュタインの局所現実主義の信念を否定し、量子力学の最も独特でエニグマティックな特徴の1つである。
暗号や証明済みのランダム数生成から、セルフテストから機械学習まで、さまざまな実用アプリケーションにおいて、量子アドバンテージを達成するための重要なリソースである。
しかし、特に量子多体系における非局所性の検出は、非常に難しい。
本稿では,量子多体系における非局在性を,完全プログラム可能な超伝導量子プロセッサで最大24量子ビットまで示す,真のマルチパーティタイトベル相関の実験的な証明について報告する。
特に,ベル相関の証としてエネルギーを用い,実験データからベル相関深度が増大する閾値の階層にまたがって多体系のエネルギーを変動的に減少させる。
一例として、73量子ビットの2次元ハニカムモデルの低エネルギー状態を作成し、対応する古典的境界を超えるエネルギーを最大48個の標準偏差で測定することでベル相関を証明した。
さらに,低エネルギー状態の列を変動的に作成し,パリティ振動と多重量子コヒーレンス法により効率よく測定された24キュービットまでの実効多部ベル相関を証明した。
提案手法は, 量子デバイスとの絡み合いを超えて, より詳細なベンチマークを提供するだけでなく, 幅広い応用分野において, マルチパーティイトベル相関を活用するための貴重な指針となる。
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