論文の概要: Towards violations of Local Friendliness with quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.15302v1
• Date: Wed, 4 Sep 2024 17:44:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-06 20:05:48.775949
• Title: Towards violations of Local Friendliness with quantum computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータによる局所親和性の違反に向けて
• Authors: William J. Zeng, Farrokh Labib, Vincent Russo,
• Abstract要約: ローカルフレンドリ(LF)の不平等は、現実に関する合理的な仮定から導かれる。 EWFSの思考実験は、教科書の量子力学がこれらの不等式に反することを示している。 EWFSはフォトニックキュービットを使用して、友人のそれぞれの役割を担い、LFの違反を測定している。 この回路は量子シミュレータやハードウェアデバイス上で動作し、システムサイズがスケールするにつれてLF違反を観測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Local Friendliness (LF) inequalities follow from seemingly reasonable assumptions about reality: (i) ``absoluteness of observed events'' (e.g., every observed event happens for all observers) and (ii) ``local agency'' (e.g., free choices can be made uncorrelated with other events outside their future light cone). Extended Wigner's Friend Scenario (EWFS) thought experiments show that textbook quantum mechanics violates these inequalities. Thus, experimental evidence of these violations would make these two assumptions incompatible. In [Nature Physics 16, 1199 (2020)], the authors experimentally implemented an EWFS, using a photonic qubit to play the role of each of the ``friends'' and measured violations of LF. One may question whether a photonic qubit is a physical system that counts as an ``observer'' and thereby question whether the experiment's outcome is significant. Intending to measure increasingly meaningful violations, we propose using a statistical measure called the ``branch factor'' to quantify the ``observerness'' of the system. We then encode the EWFS as a quantum circuit such that the components of the circuit that define the friend are quantum systems of increasing branch factor. We run this circuit on quantum simulators and hardware devices, observing LF violations as the system sizes scale. As errors in quantum computers reduce the significance of the violations, better quantum computers can produce better violations. Our results extend the state of the art in proof-of-concept experimental violations from branch factor 0.0 to branch factor 16.0. This is an initial result in an experimental program for measuring LF violations at increasingly meaningful branch factors using increasingly more powerful quantum processors and networks. We introduce this program as a fundamental science application for near-term and developing quantum technology.
• Abstract（参考訳）: ローカルフレンドリ(LF)の不等式は、現実に関する合理的な仮定から従う。 (i)『観測イベントの絶対性』(例:すべての観測イベントがすべての観測者に対して起こる) (ii)「地方機関」(例えば、自由選択は、将来の光円錐以外の出来事とは無関係にすることができる。) 拡張ウィグナーのフレンドシナリオ(EWFS)は、教科書の量子力学がこれらの不等式に反することを示した。 したがって、これらの違反の実験的証拠は、これらの2つの仮定を相容れないものにする。 筆者らは[Nature Physics 16, 1199 (2020)]でEWFSを実験的に実装し, フォトニックキュービットを用いて「友達」の役を演じ, LFの違反を測定した。 フォトニックキュービットが 'observer'' と数えられる物理系であるかどうかを問うことができ、その結果、実験の結果が重要であるかどうかを問うことができる。 ますます意味のある違反を測定するために,システムの‘オブザーバネス’を定量化するために,‘branch factor’と呼ばれる統計的尺度を提案する。 次に、EWFSを量子回路として符号化し、フレンドを定義する回路の成分が分岐係数を増大させる量子系となるようにする。 この回路は量子シミュレータやハードウェアデバイス上で動作し、システムサイズがスケールするにつれてLF違反を観測する。 量子コンピュータのエラーによって違反の重要度が低下するので、より良い量子コンピュータはより良い違反を生み出すことができる。 本研究は, 分岐因子0.0から分岐因子16.0への概念実証実験違反の実態を拡張した。 これは、より強力な量子プロセッサやネットワークを用いて、ますます意味のある分岐因子でLF違反を測定する実験プログラムの最初の結果である。 我々は,このプログラムを,短期的・発展的な量子技術のための基礎科学応用として紹介する。

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