論文の概要: How "Quantum" is your Quantum Computer? Macrorealism-based Benchmarking via Mid-Circuit Parity Measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.15881v1
• Date: Wed, 19 Nov 2025 21:15:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-21 17:08:52.377427
• Title: How "Quantum" is your Quantum Computer? Macrorealism-based Benchmarking via Mid-Circuit Parity Measurements
• Title（参考訳）: 量子コンピュータはどのように「量子」か?-中回路パリティ測定によるマクロリアリズムに基づくベンチマーク
• Authors: Ben Zindorf, Lorenzo Braccini, Debarshi Das, Sougato Bose,
• Abstract要約: マクロリアリズム(MR)の振動はIBM QC上で最大$N = 38$ qubitsまで検出され、MRの最もよく知られた結果よりもN$が1桁増加する。 提案したNDC測定値を用いて2つのQCをベンチマークし、量子度を1世代から次の世代に3倍改善したことを示す。
• 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: To perform meaningful computations, Quantum Computers (QCs) must scale to macroscopic levels - i.e., to a large number of qubits - an objective pursued by most quantum companies. How to efficiently test their quantumness at these scales? We show that the violation of Macrorealism (MR), being the fact that classical systems possess definite properties that can be measured without disturbances, provide a fruitful avenue to this aim. The No Disturbance Condition (NDC) - the equality used here to test MR - can be violated by two consecutive parity measurements on $N$ qubits and found to be independent of $N$ under ideal conditions. However, realistic noisy QCs show a quantum-to-classical transition as $N$ increases, giving a foundationally-motivated scalable benchmarking metric. Two methods are formulated to implement this metric: one that involves a mid-circuit measurement, probing the irreversible collapse of the wavefunction, in contrast to the reversible entanglement generated in the other. Both methods are designed to be clumsiness-loophole free: the unwanted classical disturbances are negligible within statistical error. Violation of MR is detected on a IBM QC up to $N = 38$ qubits, increasing $N$ by one order of magnitude over best known results of MR. Two QCs are benchmarked using the proposed NDC metric, showing a three-fold improvement in their quantumness from one generation to the next.
• Abstract（参考訳）: 有意義な計算を行うには、量子コンピュータ(QC)は、多くの量子ビットにスケールする必要がある。 これらのスケールで量子性を効率的にテストする方法? マクロリアリズム(MR)の違反は、古典的なシステムが乱れなく測定できる一定の性質を持っているという事実であり、この目的に実りある道筋であることを示す。 非外乱条件 (NDC) - ここでMRをテストするために使われる等式 - は、$N$ qubits上の2つの連続パリティ測定によって破られ、理想的な条件下では$N$とは独立である。 しかし、現実的なノイズの多いQCは、N$が増加するにつれて量子-古典的遷移を示し、基礎的に動機付けられたスケーラブルなベンチマーク指標を与える。 この計量を実装するために2つの方法が定式化されている: 1つは、もう1つは、もう1つは、可逆エンタングルメント(英語版)とは対照的に、波動関数の可逆的な崩壊を推定する中回路測定を含む。 どちらの手法も不愉快で抜け穴のないように設計されており、望ましくない古典的外乱は統計的誤差の中で無視できる。 MRの振動は、IBM QC上で最大$N = 38$ qubitsまで検出され、MRの既知結果よりも1桁大きくN$を増大させる。提案したNDCメトリックを用いて2つのQCをベンチマークし、量子度を1世代から次の世代に3倍改善したことを示す。

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