論文の概要: Entanglement-Enhanced Information Dynamics in Triple-Coin Discrete-Time Quantum Walks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.02155v1
• Date: Mon, 04 May 2026 02:36:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-05 20:33:50.109745
• Title: Entanglement-Enhanced Information Dynamics in Triple-Coin Discrete-Time Quantum Walks
• Title（参考訳）: 3つのコイン離散時間量子ウォークにおけるエンタングルメント強化情報ダイナミクス
• Abstract要約: 本研究では、3つの絡み合ったコインによって駆動される1次元格子上の離散時間量子ウォークについて検討する。 ウォーカーは、3つの硬貨が同一の結果(HHHまたはTTT)を得るときのみ動き、8次元の硬貨ヒルベルト空間を自由度に結合する。 我々は、縮小されたサブシステムのフォン・ノイマンエントロピーを計算し、連続的なステップでコインと位置の相互情報を導出する、完全に分離可能で、完全に絡み合った、中間的な初期硬貨状態を分析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This work investigates a discrete-time quantum walk on a one-dimensional lattice driven by three entangled coins, each initialized via a Hadamard operator. The walker moves only when all three coins yield identical outcomes (HHH or TTT), coupling an 8-dimensional coin Hilbert space to the position degree of freedom. We analyze fully separable, fully entangled, and intermediate initial coin states, computing the von Neumann entropy of reduced subsystems to derive the mutual information between coin and position over successive steps. Our results demonstrate that initial tripartite entanglement significantly accelerates the growth of mutual information and enhances coin-position correlations compared to separable initial conditions. Notably, GHZ-type entangled states exhibit non-monotonic short-time dynamics due to interference, yet ultimately yield up to 18% higher mutual information by the tenth step. These findings underscore the role of pre-walk entanglement as a resource for controlling information flow and spatial spreading in quantum-walk-based protocols, with implications for quantum transport, state transfer, and correlation engineering.
• Abstract（参考訳）: 本研究では、3つの絡み合ったコインによって駆動される1次元格子上の離散時間量子ウォークについて検討し、それぞれがアダマール作用素を介して初期化される。 ウォーカーは、3つの硬貨が同一の結果(HHHまたはTTT)を得るときのみ動き、8次元の硬貨ヒルベルト空間を自由度に結合する。 我々は、縮小されたサブシステムのフォン・ノイマンエントロピーを計算し、連続的なステップでコインと位置の相互情報を導出する、完全に分離可能で、完全に絡み合った、中間的な初期硬貨状態を分析する。 以上の結果から,初期三部構造は相互情報の増大を著しく促進し,分離可能な初期条件と比較してコイン配置の相関性を高めることが示唆された。 特に、GHZ型絡み合った状態は干渉による非単調な短時間ダイナミクスを示すが、最終的に10番目のステップで最大18%高い相互情報が得られる。 これらの知見は、量子ウォークベースのプロトコルにおける情報フローと空間拡散を制御するためのリソースとして、事前ウォークの絡み合いが果たす役割を、量子輸送、状態移動、相関工学に含めていることを示す。

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