論文の概要: Certifying Quantum Temporal Correlation via Randomized Measurements: Theory and Experiment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.02470v1
• Date: Wed, 4 Sep 2024 06:40:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-05 20:02:12.308095
• Title: Certifying Quantum Temporal Correlation via Randomized Measurements: Theory and Experiment
• Title（参考訳）: ランダム化測定による量子時間相関の証明:理論と実験
• Authors: Hongfeng Liu, Zhenhuan Liu, Shu Chen, Xinfang Nie, Xiangjing Liu, Dawei Lu,
• Abstract要約: 擬似密度行列(PDM)を用いた時間量子相関の証明について考察する。 PDMは時間領域への密度行列の拡張であり、負の固有値は時間相関の重要な指標である。 我々は,PDMを1つの時間スライス内で仮想的に準備することで,時間的相関検出のための効率的なプロトコルを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.83663467727187
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We consider the certification of temporal quantum correlations using the pseudo-density matrix (PDM), an extension of the density matrix to the time domain, where negative eigenvalues are key indicators of temporal correlations. Conventional methods for detecting these correlations rely on PDM tomography, which often involves excessive redundant information and requires exponential resources. In this work, we develop an efficient protocol for temporal correlation detection by virtually preparing the PDM within a single time slice and estimating its second-order moments using randomized measurements. Through sample complexity analysis, we demonstrate that our protocol requires only a constant number of measurement bases, making it particularly advantageous for systems utilizing ensemble average measurements, as it maintains constant runtime complexity regardless of the number of qubits. We experimentally validate our protocol on a nuclear magnetic resonance platform, a typical thermodynamic quantum system, where the experimental results closely align with theoretical predictions, confirming the effectiveness of our protocol.
• Abstract（参考訳）: 時間領域への密度行列の拡張である擬似密度行列(PDM)を用いた時間量子相関の証明を検討する。 これらの相関を検出する従来の方法はPDMトモグラフィーに依存しており、過度な冗長な情報と指数的な資源を必要とすることが多い。 本研究では,PDMを1つの時間スライス内で仮想的に作成し,その2次モーメントをランダム化計測を用いて推定することにより,時間的相関検出のための効率的なプロトコルを開発する。 サンプルの複雑性分析により,我々のプロトコルは一定数の計測ベースしか必要とせず,量子ビット数に関係なく一定の実行時複雑性を維持できるため,アンサンブル平均測定を利用したシステムにとって特に有利であることを示す。 実験結果が理論的予測と密接に一致し,提案プロトコルの有効性が確認できる,典型的な熱力学量子システムである核磁気共鳴プラットフォーム上で,我々のプロトコルを実験的に検証する。

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