論文の概要: Simulating Mass-Dependent Decoherence in Quantum Computers: Baseline Signatures for Testing Gravity-Induced Collapse

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.10590v1
• Date: Thu, 14 Aug 2025 12:28:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-15 22:24:48.309047
• Title: Simulating Mass-Dependent Decoherence in Quantum Computers: Baseline Signatures for Testing Gravity-Induced Collapse
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける質量依存デコヒーレンスシミュレーション:重力誘起崩壊試験のためのベースラインシグナチャ
• Authors: Viswak R Balaji, Samuel Punch,
• Abstract要約: 本稿では、Penroseの重力誘起崩壊仮説にインスパイアされた質量依存デコヒーレンスモデルの量子コンピューティングシミュレーションについて述べる。 このモデルを3つの標準量子コンピューティング実験に適用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present a quantum computing simulation study of mass-dependent decoherence models inspired by Penrose's gravity-induced collapse hypothesis. According to objective reduction (OR) theory, quantum superpositions become unstable when the gravitational self-energy difference between branches exceeds a certain threshold, leading to a collapse time $\tau \approx \hbar / E_G$. In this work, we implement a mass-dependent dephasing noise channel, $p(m) = 1 - e^{-k m^{\alpha}}$, within the Qiskit AerSimulator, where $m$ is a proxy for the effective mass of a superposition, mapped to circuit parameters such as the number of entangled qubits or branch size. We apply this model to three canonical quantum computing experiments: GHZ state parity measurements, branch-mass entanglement tests, and Grover's search to generate distinctive collapse signatures that differ qualitatively from constant-rate dephasing. The resulting patterns serve as a baseline reference: if future hardware experiments exhibit the same scaling trends under ideal isolation, this could indicate a contribution from mass-dependent collapse processes. Conversely, deviation toward constant-noise behaviour would suggest the absence of such gravitationally induced effects. Our results provide a reproducible protocol and reference for using quantum computers as potential testbeds for probing fundamental questions in quantum mechanics.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、Penroseの重力誘起崩壊仮説にインスパイアされた質量依存デコヒーレンスモデルの量子コンピューティングシミュレーションについて述べる。 客観的還元(OR)理論によれば、枝間の重力的な自己エネルギー差が一定の閾値を超えると量子重ね合わせが不安定になり、崩壊時間$\tau \approx \hbar / E_G$となる。 本研究では,Qiskit AerSimulator内で,質量依存型 dephasing noise channel, $p(m) = 1 - e^{-k m^{\alpha}}$を実装した。 このモデルを3つの標準量子コンピューティング実験に適用する: GHZ状態パリティ測定、分岐質量絡み合い試験、Groverの探索により、定レートのデフォーカスと定性的に異なる独自の崩壊シグネチャを生成する。 将来のハードウェア実験が理想的な分離の下で同じスケーリング傾向を示すなら、これは質量依存の崩壊過程からの寄与を示す可能性がある。 逆に、定音の振る舞いに対する偏差は、そのような重力によって引き起こされる効果がないことを示唆する。 本研究は,量子力学の基礎的疑問を解くために,量子コンピュータを潜在的なテストベッドとして用いるための再現可能なプロトコルと参照を提供する。

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