論文の概要: Using PT-symmetric Qubits to Break the Tradeoff Between Fidelity and the Degree of Quantum Entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.08525v3
• Date: Tue, 1 Oct 2024 03:56:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-08 22:17:54.902658
• Title: Using PT-symmetric Qubits to Break the Tradeoff Between Fidelity and the Degree of Quantum Entanglement
• Title（参考訳）: PT対称量子ビットを用いた量子絡み合いの度合いと忠実度とのトレードオフを破る
• Authors: B. -B. Liu, Shi-Lei Su, Y. -L. Zuo, Qiongyi He, Gang Chen, F. Nori, H. Jing,
• Abstract要約: 新しいアプローチでは、マルチキュービットの絡み合いを効率的に作成でき、二部構造だけでなく三部構造の絡み合いも利用できる。 この新しいアプローチは、マルチキュービットの絡み合いを効率的に作成することができ、二部構造だけでなく三部構造も利用することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3303130882225185
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A noteworthy discovery is that the minimal evolution time is smaller for parity-time ($\mathcal{PT}$) symmetric systems compared to Hermitian setups. Moreover, there is a significant acceleration of two-qubit quantum entanglement preparation near the exceptional point (EP), or spectral coalescence, within such system. Nevertheless, an important problem often overlooked for quantum EP-based devices is their fidelity, greatly affected by the process of dissipation or post-selection, creating an inherent trade-off relation between the degree of entanglement and fidelity. Our study demonstrates that this limitation can be effectively overcome by harnessing an active $\mathcal{PT}$-symmetric system, which possesses balanced gain and loss, enabling maximal entanglement with rapid speed, high fidelity, and greater resilience to non-resonant errors. This new approach can efficiently prepare multi-qubit entanglement and use not only bipartite but also tripartite entanglement, as illustrative examples, even when the precise gain-loss balance is not strictly maintained. Our analytical findings are in excellent agreement with numerical simulations, confirming the potential of truly $\mathcal{PT}$-devices as a powerful tool for creating and engineering diverse quantum resources for applications in quantum information technology
• Abstract（参考訳）: 注目すべき発見は、最小の進化時間がパリティ時間(\mathcal{PT}$)対称系の場合、エルミートセットアップよりも小さいことである。 さらに、この系内では、例外点(EP)やスペクトルの合体に近い2量子量子絡み合いの顕著な加速がある。 それでも、量子EPベースのデバイスでしばしば見過ごされる重要な問題は、その忠実さであり、散逸または後選択のプロセスに大きく影響され、絡み合いの度合いと忠実さの間に固有のトレードオフ関係が生じる。 本研究は, 利得と損失のバランスを保ち, 高速, 高忠実度, 非共振誤差に対する高い反発性を有するアクティブな$\mathcal{PT}$-symmetricシステムを利用することにより, この制限を効果的に克服できることを示す。 この新しい手法は, 精度の高いゲインロスバランスが厳密に維持されていない場合でも, 効率よくマルチキュービットの絡み合わせを作成でき, 両部だけでなく三部構造も絡み合わせとして利用できる。 我々の分析結果は数値シミュレーションとよく一致しており、量子情報技術の応用のための多様な量子リソースを作成・構築するための強力なツールとしての真に$\mathcal{PT}$-devicesの可能性を確認している。

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