論文の概要: Entanglement distillation based on Hamiltonian dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.10843v1
• Date: Wed, 11 Mar 2026 14:50:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-12 16:22:33.008689
• Title: Entanglement distillation based on Hamiltonian dynamics
• Title（参考訳）: ハミルトン力学に基づく絡み合い蒸留
• Authors: Zitai Xu, Guoding Liu,
• Abstract要約: そこで本研究では,ハミルトニアン・エンタングルメント蒸留プロトコルについて紹介する。 我々のアプローチは実験的な要求をかなり緩和し、現在のアナログ量子プラットフォーム上での絡み合い工学へのスケーラブルな経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficient entanglement distillation is a central task in quantum information science and future quantum networks. At the core of distillation protocols are the quantum error correction and detection schemes which enhance the fidelity of entangled pairs. Conventional protocols focus on digital systems, which typically require complicated compiled circuits, high-fidelity multi-qubit operations and delicate pulse-level control that impose high demands on near-term hardware. Crucially, the leading physical platforms for quantum networks, trapped ions and neutral atoms, are governed by native many-body Hamiltonians inherently suited for analog, continuous-time evolution. Adopting these natural dynamics is simpler than engineering digital logic via delicate pulse-level control. Motivated by this experimental reality, we seek to leverage the intrinsic analog capabilities for efficient entanglement distillation. In this work, we introduce the Hamiltonian entanglement distillation protocol, which exploits the intrinsic information scrambling generated by random time evolution under native Hamiltonians. We establish a quantitative connection between output fidelity and Out-of-Time-Order Correlators, showing that efficient scrambling directly implies good distillation performance. Since generic Hamiltonians are naturally efficient scramblers, the capability for distillation is ubiquitous: almost all Hamiltonians in the Hilbert space suffice for high-fidelity distillation. Numerical simulations of representative Rydberg-atom and trapped-ion systems further confirm that robust performance could be achieved using only short-range interactions and evolution times feasible in current experiments. By avoiding the complexity of digital circuit control, our approach substantially relaxes experimental requirements, providing a scalable route to entanglement engineering on current analog quantum platforms.
• Abstract（参考訳）: 効率的な絡み合い蒸留は、量子情報科学と将来の量子ネットワークにおいて中心的な課題である。 蒸留プロトコルの中核は、絡み合ったペアの忠実度を高める量子エラー補正と検出スキームである。 従来のプロトコルは、複雑なコンパイル回路、高忠実度マルチキュービット演算、短期ハードウェアに高い要求を課す微妙なパルスレベル制御を必要とするデジタルシステムに重点を置いている。 重要なことに、量子ネットワークの先駆的な物理プラットフォームであるイオンと中性原子は、本質的にアナログの連続時間進化に適したネイティブな多体ハミルトンによって統治されている。 これらの自然力学を採用することは、微妙なパルスレベル制御による工学的なデジタル論理よりも単純である。 この実験的な現実に感銘を受けて,本研究は,本質的なアナログ機能を効率よく絡み合う蒸留に活用することを目指している。 本研究では,ハミルトンの固有時間進化によって生じる固有情報を生かして,ハミルトンの絡み込み蒸留プロトコルを導入する。 出力忠実度とアウト・オブ・タイム・オー・オー・オー・オーダ・コーレレータとの定量的な接続を確立することで,効率的なスクランブルは蒸留性能を向上することを示す。 ジェネリック・ハミルトン人は自然に効率的なシュクランブラーであるため、蒸留の能力はユビキタスであり、ヒルベルト空間のほとんどのハミルトン人は高忠実度蒸留に十分である。 代表リドバーグ原子とトラップイオン系の数値シミュレーションにより、現在の実験で可能な短距離相互作用と進化時間のみを用いて頑健な性能が達成できることが証明された。 ディジタル回路制御の複雑さを避けることにより、我々のアプローチは実験的な要求をかなり緩和し、現在のアナログ量子プラットフォーム上での絡み合い工学へのスケーラブルな経路を提供する。

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