論文の概要: Variational M-Partite Geometric Entanglement Algorithm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.20056v2
- Date: Sun, 19 Oct 2025 08:22:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 00:56:38.258978
- Title: Variational M-Partite Geometric Entanglement Algorithm
- Title（参考訳）: 変分M粒子幾何絡み合いアルゴリズム
- Authors: Vahid Azimi-Mousolou, Prashant Singh,
- Abstract要約: 我々は、$N$-qubit システムの任意のパーティション間の$M$-partite幾何絡み合いを$M$パーティションに評価するための変分量子アルゴリズムを提案する。
この結果は、様々な量子系における様々な種類の絡み合いを捉えるための変分的アプローチの汎用性を確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7427006450338254
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms have emerged as a powerful tool for harnessing the potential of near-term quantum devices to address complex challenges across quantum science and technology. Yet, the robust and scalable quantification of entanglement in many-body quantum systems remains a significant challenge, crucial for both advancing theoretical understanding and enabling practical applications. In this work, we propose a variational quantum algorithm to evaluate the $M$-partite geometric entanglement across arbitrary partitions of an $N$-qubit system into $M$ parties. By constructing tailored variational ansatz circuits for both single- and multi-qubit parties, we optimize the overlap between a target quantum state and an $M$-partite variational separable state. This method provides a flexible and scalable approach for characterizing arbitrary $M$-partite entanglement in complex quantum systems of a given dimension. The accuracy of the proposed method is assessed by reproducing known analytical results. We further demonstrate its capability to evaluate entanglement among $M$ parties for any given conventional or unconventional partitions of one- and two-dimensional spin systems, both near and at a quantum critical point. Our results establish the versatility of the variational approach in capturing different types of entanglement in various quantum systems, surpassing the capabilities of existing methods. Our approach offers a powerful methodology for advancing research in quantum information science, condensed matter physics, and quantum field theory. Additionally, we discuss its advantages, highlighting its adaptability to diverse system architectures in the context of near-term quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズムは、量子科学と技術にまたがる複雑な課題に対処するために、短期的な量子デバイスの可能性を活用する強力なツールとして登場した。
しかし、多体量子系における絡み合いの堅牢でスケーラブルな定量化は、理論的理解の進展と実用的な応用の実現に不可欠である重要な課題である。
本研究では,$N$-qubit システムの任意のパーティション間における$M$-partite幾何絡み合いを$M$パーティションに評価するための変分量子アルゴリズムを提案する。
単一およびマルチキュービットの両パーティ向けに調整された変分アンザツ回路を構築することにより、ターゲット量子状態と$M$パーティント変分可分状態との重なりを最適化する。
この手法は、与えられた次元の複素量子系における任意の$M$-partiteの絡み合いを特徴づけるためのフレキシブルでスケーラブルなアプローチを提供する。
提案手法の精度は、既知の解析結果を再現して評価する。
さらに、量子臨界点の近点および近点において、1次元および2次元スピン系の任意の従来的または非従来的パーティションに対して、M$パーティション間の絡み合いを評価する能力を示す。
本結果は,様々な量子系における様々な種類の絡み合いを捉え,既存手法の能力を超越した変動的アプローチの汎用性を確立するものである。
我々のアプローチは、量子情報科学、凝縮物質物理学、量子場理論の研究を進めるための強力な方法論を提供する。
さらに、短期量子デバイスのコンテキストにおける多様なシステムアーキテクチャへの適応性を強調し、その利点について論じる。
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