論文の概要: Coherent Information Phase Transition in a Noisy Quantum Circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.16267v1
• Date: Thu, 29 Aug 2024 05:09:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-30 14:55:17.169856
• Title: Coherent Information Phase Transition in a Noisy Quantum Circuit
• Title（参考訳）: ノイズ量子回路におけるコヒーレント情報相転移
• Authors: Dongheng Qian, Jing Wang,
• Abstract要約: ノイズの多い監視量子回路に量子強調演算を導入する。 この遷移は、ノイズと量子化演算の相対周波数によって変調される。 この位相遷移を特徴付けるための資源効率の高いプロトコルを提案する。
• 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: Coherent information quantifies the transmittable quantum information through a channel and is directly linked to the channel's quantum capacity. In the context of dynamical purification transitions, scrambling dynamics sustain extensive and positive coherent information at low measurement rates, but noises can suppress it to zero or negative values. Here we introduce quantum-enhanced operations into a noisy monitored quantum circuit. This circuit, viewed as a quantum channel, undergoes a phase transition in coherent information from a recoverable phase with positive values to an irrecoverable phase with negative values. This transition is modulated by the relative frequency of noise and quantum-enhanced operations. The existence of a recoverable phase implies that quantum-enhanced operations can facilitate reliable quantum information transmission in the presence of diverse noises. Remarkably, we propose a resource-efficient protocol to characterize this phase transition, effectively avoiding post-selection by utilizing every run of the quantum simulation. This approach bridges the gap between theoretical insights and practical implementation, making the phase transition feasible to demonstrate on realistic noisy intermediate-scale quantum devices.
• Abstract（参考訳）: コヒーレント情報は、チャネルを介して送信可能な量子情報を定量化し、チャネルの量子容量に直接リンクする。 動的浄化遷移の文脈では、スクランブルダイナミクスは低い測定速度で広範囲かつ正のコヒーレント情報を保持するが、ノイズはそれをゼロまたは負の値に抑制することができる。 ここでは、ノイズの多い量子回路に量子強化演算を導入する。 この回路は、量子チャネルと見なされ、正の値の回復可能な位相から負の値の発見不可能な位相へのコヒーレントな情報の相転移を行う。 この遷移は、ノイズと量子化演算の相対周波数によって変調される。 回復可能な位相の存在は、様々なノイズの存在下で量子化された操作が信頼性の高い量子情報伝達を促進することを示唆している。 ここでは、この位相遷移を特徴付けるリソース効率の高いプロトコルを提案し、量子シミュレーションの全ての実行を活用することにより、選択後の効率よく回避する。 このアプローチは理論的な洞察と実践的な実装のギャップを埋め、現実的なノイズの多い中間量子デバイス上での位相遷移を実証できるようにする。

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