論文の概要: Capturing the Page Curve and Entanglement Dynamics of Black Holes in Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.15180v3
- Date: Thu, 18 Sep 2025 12:10:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-19 15:20:13.832282
- Title: Capturing the Page Curve and Entanglement Dynamics of Black Holes in Quantum Computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける黒穴のページ曲線と絡み合いのダイナミクス
- Authors: Talal Ahmed Chowdhury, Kwangmin Yu, Muhammad Asaduzzaman, Raza Sabbir Sufian,
- Abstract要約: 我々は,IBMの超伝導量子コンピュータ上でのブラックホール蒸発のおもちゃキュービットモデルであるqubitトランスポートモデルについて,厳密に検討した。
具体的には、効率的なランダムユニタリ回路を用いて、ブラックホールのスクランブルダイナミクスの量子シミュレーションを実装した。
我々は、量子ビット輸送モデルにおけるR'enyiエントロピーを正確に決定し、複雑な量子系の将来の研究における量子コンピュータの有用性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5133143243716792
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computers are emerging technologies expected to become important tools for exploring various aspects of fundamental physics in the future. Therefore, we pose the question of whether quantum computers can help us to study the Page curve and the black hole information dynamics, which has been a key focus in fundamental physics. In this regard, we rigorously examine the qubit transport model, a toy qubit model of black hole evaporation on IBM's superconducting quantum computers, to shed light on this question. Specifically, we implement the quantum simulation of the scrambling dynamics in black holes using an efficient random unitary circuit. Furthermore, we employ the swap-based many-body interference protocol and the randomized measurement protocol to measure the entanglement entropy of Hawking radiation qubits in this model. Finally, by incorporating quantum error mitigation techniques into our challenging implementation of entanglement entropy measurement protocols on the IBM quantum hardware, we accurately determine the R\'enyi entropy in the qubit transport model, thus showcasing the utility of quantum computers for future investigations of complex quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、将来、基礎物理学の様々な側面を探索するための重要なツールになると期待されている。
したがって、量子コンピュータがページ曲線やブラックホール情報力学の研究に役立てられるかどうかという疑問が提起される。
この点に関して,IBMの超伝導量子コンピュータ上でのブラックホール蒸発のおもちゃキュービットモデルであるqubit transport modelを厳密に検討し,この問題に光を当てる。
具体的には、効率的なランダムユニタリ回路を用いて、ブラックホールのスクランブルダイナミクスの量子シミュレーションを実装した。
さらに, このモデルでは, スワップベース多体干渉プロトコルとランダム化測定プロトコルを用いて, ホーキング放射量子ビットの絡み合いエントロピーを測定する。
最後に,IBM量子ハードウェア上でのエンタングルメントエントロピー測定プロトコルの実装に量子エラー緩和手法を組み込むことで,量子ビット輸送モデルにおけるR'enyiエントロピーを正確に決定し,量子コンピュータの複雑な量子システムの今後の研究への活用を実証する。
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