論文の概要: Efficient Many-Body Shadow Metrology via Clifford Lensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.24035v1
• Date: Wed, 25 Mar 2026 07:48:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-26 21:06:11.190585
• Title: Efficient Many-Body Shadow Metrology via Clifford Lensing
• Title（参考訳）: クリフォードレンズを用いた高能率多体影メトロロジー
• Authors: Sooryansh Asthana, Conan Alexander, Anubhav Kumar Srivastava, T. S. Mahesh, Sai Vinjanampathy,
• Abstract要約: 量子状態と可観測物に協調して作用するクリフォード演算が分散情報を再焦点化可能であることを示す。 これらの操作は、クリフォードレンズ(Clifford Lensing)と呼ばれる、位相情報を連続的に自由度を減らした集合に局所化する変換を実装している。 最大15量子ビットの液体原子核磁気共鳴系において、これらの原理を実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Quantum probes that enable enhanced exploration and characterization of complex systems are central to modern science, spanning applications from biology to astrophysics and chemical design. In large many-body quantum systems, interactions delocalize phase information across many degrees of freedom, dispersing it away from accessible measurements and limiting the scalability of quantum metrology. Here we show that experimentally accessible Clifford operations acting jointly on quantum states and observables can refocus this distributed information. These operations implement what we term {\it Clifford lensing}--transformations that coherently localize phase information onto a reduced set of degrees of freedom, mapping optimal measurements onto observables of reduced Pauli weight. We establish a correspondence between quantum error-correcting codes and interferometric constructions that enforce deterministic phase kickback, and generalize this to circuits that concentrate many-body phase information onto a controllable subset of qubits. We further develop partial shadow tomography protocols for estimating subsystem-supported phases. We experimentally demonstrate these principles in liquid-state nuclear magnetic resonance systems of up to fifteen qubits, achieving optimal sensing with constrained resources. Our results establish a scalable route to coherent control of information flow in interacting quantum systems, enabling many-body quantum sensing and multimode interferometry across complex architectures.
• Abstract（参考訳）: 複雑なシステムの探索とキャラクタリゼーションの強化を可能にする量子プローブは、生物学から天体物理学、化学設計まで、現代の科学の中心である。 大規模な多体量子システムでは、相互作用は多くの自由度で位相情報を非局在化し、アクセス可能な測定から切り離し、量子力学のスケーラビリティを制限する。 ここでは、量子状態と可観測物に協調して作用する実験的なクリフォード演算が、この分散情報を再焦点化できることを示す。 これらの操作は、位相情報を縮小された自由度にコヒーレントに局所化し、最適測定値を還元されたパウリ重みの可観測物にマッピングする変換である。 我々は、量子誤り訂正符号と、決定論的位相キックバックを強制するインターフェロメトリ構成との対応を確立し、これを量子ビットの制御可能なサブセットに多体位相情報を集中する回路に一般化する。 さらに,サブシステム支援位相を推定するための部分影トモグラフィープロトコルを開発した。 最大15量子ビットの液体原子核磁気共鳴系において、これらの原理を実験的に実証し、制約された資源による最適センシングを実現する。 その結果,相互作用量子系における情報フローのコヒーレント制御のためのスケーラブルな経路が確立され,複雑なアーキテクチャをまたいだ多体量子センシングとマルチモード干渉が可能となった。

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