論文の概要: Evolution of Entanglement Witness of Dicke State under Noise and Error Mitigation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.07123v1
- Date: Tue, 08 Jul 2025 11:14:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-11 16:40:15.126768
- Title: Evolution of Entanglement Witness of Dicke State under Noise and Error Mitigation
- Title（参考訳）: ノイズおよび誤り除去下におけるディック状態の絡み合い幅の進化
- Authors: Tomis Prajapati, Harsh Mehta, Shreya Banerjee, Prasanta K. Panigrahi, V. Narayanan,
- Abstract要約: 絡み合いの目撃者は、真に多重な絡み合い状態を検出するために広く使われ、実験的にアクセス可能なアプローチを提供する。
証人演算子の負の期待値は、真の多部絡みを確認するのに十分な条件となる。
マルコフ振幅減衰と非マルコフ振幅減衰と非偏極雑音を仮定して構築したEWの挙動を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.361677484495031
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The experimental verification of multipartite entangled states is essential for advancing quantum information processing. Entanglement witnesses (EWs) provide a widely used and experimentally accessible approach for detecting genuinely multipartite entangled states. In this work, we theoretically derive the entanglement witness for the four-qubit Dicke state and experimentally evaluate it on two distinct IBM 127-qubit Quantum Processing Units (QPUs), namely ibm\_sherbrook and ibm\_brisbane. A negative expectation value of the witness operator serves as a sufficient condition for confirming genuine multipartite entanglement. We report the maximum (negative) values of the witness achieved on these QPUs as $-0.178 \pm 0.009$ and $-0.169 \pm 0.002$, corresponding to two different state preparation protocols. Additionally, we theoretically investigate the effect of various noise channels on the genuine entanglement of a four-qubit Dicke state using the Qiskit Aer simulator. We show the behavior of the EW constructed under the assumption of Markovian and non-Markovian amplitude damping and depolarizing noises, bit-phase flip noise, and readout errors. We also investigate the effect of varying thermal relaxation time on the EW, depicting a bound on the $T_1$ time required for successful generation of a Dicke State on a superconducting QPU.
- Abstract（参考訳）: 量子情報処理の進展には,多部交絡状態の実験的検証が不可欠である。
絡み合い証人 (EWs) は、真に多重な絡み合い状態を検出するために広く使われ、実験的に利用できるアプローチを提供する。
本研究では,4量子Dicke状態の絡み合いを理論的に導出し,IBM 127量子量子処理ユニット(QPU)、すなわちibm\_sherbrookとibm\_brisbaneで実験的に評価する。
証人演算子の負の期待値は、真の多部絡みを確認するのに十分な条件となる。
これらのQPUで達成された目撃者の最大値(負値)は、2つの異なる状態準備プロトコルに対応する$-0.178 \pm 0.009$と$-0.169 \pm 0.002$と報告する。
さらに,Qiskit Aerシミュレータを用いた4ビットディック状態の真の絡み合いに対する各種ノイズチャネルの効果を理論的に検討した。
マルコフ振幅減衰と非マルコフ振幅減衰, ビット位相フリップノイズ, 読み出し誤差を仮定して構築したEWの挙動を示す。
また, 超伝導体QPUにおけるDicke状態の生成に要するT_1$時間に拘束された温度緩和時間の影響についても検討した。
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