論文の概要: Scrambling-induced entanglement suppression in noisy quantum circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02810v1
- Date: Mon, 5 Aug 2024 20:20:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-07 15:38:41.243148
- Title: Scrambling-induced entanglement suppression in noisy quantum circuits
- Title（参考訳）: 雑音量子回路におけるスクランブル誘起絡み抑制
- Authors: Lea Haas, Christian Carisch, Oded Zilberberg,
- Abstract要約: 量子情報のスクランブルを実験的に検証したマルチキュービットテレポーテーションプロトコルにおける劣化雑音の影響について検討する。
我々は、スクランブルは情報分布を向上させるが、ノイズに敏感であり、テレポーテーションの忠実度が低下し、量子状態の古典的な混合が増加することを発見した。
本研究は, 熱処理時の情報力学が, 劣化雑音の影響を強く受けていることを示唆し, 現在のノイズ量子デバイスでは, 長距離情報交換よりも局所情報交換の方が好ましいことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum information scrambling is a process happening during thermalization in quantum systems and describes the delocalization of quantum information. It is closely tied to entanglement, a key resource for quantum technologies and an order parameter for quantum many-body phenomena. We investigate the effect of dephasing noise on a multi-qubit teleportation protocol that experimentally validated quantum information scrambling. We find that while scrambling enhances information distribution, it is highly noise-sensitive, leading to decreased teleportation fidelity and an increase in the classical mixing of the quantum state. Using negativity as a mixed-state entanglement measure, we identify two fundamentally different entanglement-scaling regimes: efficient entanglement generation under weak dephasing noise, and entanglement suppression under strong dephasing noise. We show that in the latter, the teleportation consumes more entanglement than the scrambling is able to create. Comparison with a SWAP-gate-based teleportation protocol confirms that the entanglement suppression is a consequence of the scrambling mechanism. Our findings suggest that the information dynamics during thermalization is critically affected by dephasing noise, and confirm that in present-day noisy quantum devices, local information exchange is preferable over long-range information scrambling.
- Abstract（参考訳）: 量子情報スクランブル(quantum information scrambling)は、量子系の熱化中に発生し、量子情報の非局在化を記述する過程である。
これは、量子技術の鍵となるリソースである絡み合いと、量子多体現象の秩序パラメータと密接に結びついている。
量子情報のスクランブルを実験的に検証したマルチキュービットテレポーテーションプロトコルにおける劣化雑音の影響について検討する。
我々は、スクランブルは情報分布を向上させるが、ノイズに敏感であり、テレポーテーションの忠実度が低下し、量子状態の古典的な混合が増加することを発見した。
混合状態の絡み合いの指標として負性度を用いると、弱い縮退雑音下での効率的な絡み合い生成と強い縮退雑音下での絡み合い抑制という、2つの基本的に異なる絡み合い機構を同定する。
後者では、テレポーテーションは、スクランブルが生成できるものよりも、より絡み合いを消費することを示している。
SWAPゲートベースのテレポーテーションプロトコルとの比較により、絡み込み抑制はスクランブル機構の結果であることを確認した。
本研究は, 熱処理時の情報力学が, 劣化雑音の影響を強く受けていることを示唆し, 現在のノイズ量子デバイスでは, 長距離情報交換よりも局所情報交換の方が好ましいことを示す。
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