論文の概要: Quantifying mixed-state entanglement via partial transpose and realignment moments

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.13840v1
• Date: Fri, 18 Jul 2025 11:53:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-21 20:43:26.273836
• Title: Quantifying mixed-state entanglement via partial transpose and realignment moments
• Title（参考訳）: 部分的転位と再配位モーメントによる混合状態絡み合いの定量化
• Authors: Poetri Sonya Tarabunga, Tobias Haug,
• Abstract要約: 絡み合いは量子情報科学や多体物理学において重要な役割を果たしている。 我々は,部分的な認識と伝達モーメントから構築された量的絡み合いの目撃者の家族を紹介する。 目撃者はSWAP検査やベル測定の変種を用いて効率的に測定することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Entanglement plays a crucial role in quantum information science and many-body physics, yet quantifying it in mixed quantum many-body systems has remained a notoriously difficult problem. Here, we introduce families of quantitative entanglement witnesses, constructed from partial transpose and realignment moments, which provide rigorous bounds on entanglement monotones. Our witnesses can be efficiently measured using SWAP tests or variants of Bell measurements, thus making them directly implementable on current hardware. Leveraging our witnesses, we present several novel results on entanglement properties of mixed states, both in quantum information and many-body physics. We develop efficient algorithms to test whether mixed states with bounded entropy have low or high entanglement, which previously was only possible for pure states. We also provide an efficient algorithm to test the Schmidt rank using only two-copy measurements, and to test the operator Schmidt rank using four-copy measurements. Further, our witnesses enable robust certification of quantum circuit depth even in the presence of noise, a task which so far has been limited to noiseless circuits only. Finally, we show that the entanglement phase diagram of Haar random states, quantified by the partial transpose negativity, can be fully established solely by computing our witness, a result that also applies to any state 4-design. Our witnesses can also be efficiently computed for matrix product states, thus enabling the characterization of entanglement in extensive many-body systems. Finally, we make progress on the entanglement required for quantum cryptography, establishing rigorous limits on pseudoentanglement and pseudorandom density matrices with bounded entropy. Our work opens new avenues for quantifying entanglement in large and noisy quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは、量子情報科学と多体物理学において重要な役割を果たすが、混合量子多体系でそれを定量化することは、非常に難しい問題である。 ここでは,部分的転位モーメントと再帰モーメントから構築された定量的な絡み合い目撃者の家族を紹介し,絡み合いモノトンに厳密な境界を与える。 我々の目撃者はSWAPテストやベル測定の変種を用いて効率的に測定できるため、現行のハードウェア上で直接実装することができる。 証人を利用して、量子情報と多体物理学の両方において混合状態の絡み合い特性に関するいくつかの新しい結果を示す。 我々は,有界エントロピーを持つ混合状態が,かつて純粋な状態に対してのみ可能であった,低いあるいは高い絡み合いを持つかどうかを効率よく検証するアルゴリズムを開発した。 また、2-copy測定のみを用いてシュミットランクを効率よく検証し、4-copy測定を用いてシュミットランクをテストするアルゴリズムも提供する。 さらに、我々の証人はノイズの存在下でも量子回路深度の堅牢な認証が可能であり、これまではノイズのない回路に限られていた。 最後に、Haarランダム状態の絡み合い位相図は、部分的な転位の負性によって定量化され、証人を計算することによってのみ完全に確立できることを示し、その結果は、任意の状態 4-設計にも適用される。 我々の証人は行列積状態に対しても効率的に計算できるので、広範囲な多体系における絡み合いのキャラクタリゼーションが可能である。 最後に、量子暗号に必要とされる絡み合いを進行させ、有界エントロピーを持つ擬似絡み合いと擬似ランダム密度行列の厳密な制限を確立する。 我々の研究は、大規模でノイズの多い量子システムにおける絡み合いを定量化する新しい道を開く。

関連論文リスト

• Detecting quantum non-Gaussianity with a single quadrature [0.5242869847419834]
  1つの四次測定の統計は、恒星のランクによって定量化される任意の非ガウス性を見極めることができることを示す。 本報告では, サンプルの複雑さ, 騒音の堅牢性, および実験的展望について分析する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-30T18:09:46Z)
• Realizing fracton order from long-range quantum entanglement in programmable Rydberg atom arrays [45.19832622389592]
  量子情報のストアングには、量子デコヒーレンスと戦う必要があるため、時間の経過とともに情報が失われる。 誤り耐性の量子メモリを実現するために、局所的なノイズ源が別の状態に変化できないように設計された退化状態の量子重ね合わせに情報を格納したい。 このプラットフォームは、真のエラー耐性量子メモリの目標に向けて、特定の種類のエラーを検出し、修正することを可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-08T12:46:08Z)
• Quantum Discord Witness With Uncharacterized Devices [22.915199593638874]
  任意次元系における未知の双極子状態の量子不協和を観測するために,不特性測定を用いた新しい手法を提案する。 本手法は, 誤差耐性などのデバイス不完全性に対して高い堅牢性を示し, その実験的実現可能性を示している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-20T14:51:53Z)
• Measurement-induced entanglement and teleportation on a noisy quantum processor [105.44548669906976]
  最大70個の超伝導量子ビット上の測定誘起量子情報相について検討した。 二重性マッピングを用いて、中間回路の測定を回避し、基礎となる位相の異なる表現にアクセスする。 我々の研究は、現在のNISQプロセッサの限界であるスケールでの計測誘起物理を実現するためのアプローチを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-08T18:41:53Z)
• Simple Tests of Quantumness Also Certify Qubits [69.96668065491183]
  量子性の検定は、古典的検証者が証明者が古典的でないことを(のみ)証明できるプロトコルである。 我々は、あるテンプレートに従う量子性のテストを行い、(Kalai et al., 2022)のような最近の提案を捉えた。 すなわち、同じプロトコルは、証明可能なランダム性や古典的な量子計算のデリゲートといったアプリケーションの中心にあるビルディングブロックであるqubitの認定に使用できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-02T14:18:17Z)
• Detecting and Eliminating Quantum Noise of Quantum Measurements [3.871198861387443]
  まず量子ノイズを検出して除去し,古典的な雑音仮定を満たす。 Baiduの量子プラットフォーム上で2段階の手順が数値的に実現可能であることを示す。 その結果, 測定装置の量子ノイズは著しく抑制され, 量子精度は著しく向上した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-28T03:58:10Z)
• Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
  証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。 我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。 任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-30T02:02:16Z)
• Efficient Bipartite Entanglement Detection Scheme with a Quantum Adversarial Solver [89.80359585967642]
  パラメータ化量子回路で完了した2プレーヤゼロサムゲームとして,両部絡み検出を再構成する。 このプロトコルを線形光ネットワーク上で実験的に実装し、5量子量子純状態と2量子量子混合状態の両部絡み検出に有効であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-15T09:46:45Z)
• Certification of quantum states with hidden structure of their bitstrings [0.0]
  本稿では,量子状態の説明と識別を行う数値的に安価な手法を提案する。 エンタングルメントの構造が異なる量子状態を特徴付けるのに十分であることを示す。 本手法は、多体量子磁気システムにおいて、異なる性質の相転移を検出するために用いられる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-21T06:22:35Z)
• Depth-efficient proofs of quantumness [77.34726150561087]
  量子性の証明は、古典的検証器が信頼できない証明器の量子的利点を効率的に証明できる挑戦応答プロトコルの一種である。 本稿では、証明者が量子回路を一定深度でしか実行できない量子性構成の証明を2つ与える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-07-05T17:45:41Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。