論文の概要: Spin Chains for Quantum Information Processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.08402v1
• Date: Fri, 08 May 2026 19:09:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-12 23:28:49.617404
• Title: Spin Chains for Quantum Information Processing
• Title（参考訳）: 量子情報処理のためのスピンチェーン
• Authors: Eduardo K. Soares,
• Abstract要約: 仮想的な励起と最適化された境界結合に基づくプロトコルは、その速度、絡み合い、製造不完全性やノイズに対する頑健性などにおいて一貫して優れることを示す。 仮想結合プロトコルの特徴は、スケーラブルな量子技術における実験的実装の可能性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical computation relies heavily on information manipulation. Each component of a hardware needs to communicate with others, and this is done by encoding information into strings of bits and application of logical operations. When dealing with quantum technologies, there arises a new set of paradigms and devices, based on manipulations of qubits, the quantum analogues of conventional bits. This work investigates the generation and distribution of quantum entanglement, a uniquely non-classical correlation, across spin chains, which serve as promising platforms for quantum information processing. We systematically compare two distinct entanglement generation protocols: Protocol 1 (P1), based on alternating weak and strong couplings that create a band structure enabling an effective trimer-model approximation, and Protocol 2 (P2), which employs symmetric boundary couplings and virtual excitations to establish a direct effective interaction between the chain ends. Our results demonstrate that a protocol based on virtual excitations and optimized boundary couplings consistently outperforms its counterpart in speed, achieved entanglement, and robustness against fabrication imperfections and noise. Furthermore, by employing effective model reductions and open quantum systems techniques we provide a comprehensive framework for understanding the resilience of distributed entanglement in solid-state quantum devices. The characteristics of the virtual-coupling protocol highlight its potential for experimental implementation in scalable quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 古典的な計算は情報操作に大きく依存する。 ハードウェアの各コンポーネントは、他のコンポーネントと通信する必要があります。 量子技術を扱う際には、従来のビットの量子アナログである量子ビットの操作に基づいて、新しいパラダイムとデバイスが出現する。 本研究は,スピンチェーン間の量子エンタングルメントの生成と分布について検討し,量子情報処理の有望なプラットフォームとして機能する。 本稿では,2つの異なる絡み合い生成プロトコルを体系的に比較する。Protocol 1 (P1)は,有効トリマーモデル近似が可能なバンド構造を生成する弱い結合と強い結合を交互に生成するProtocol 2 (P2) と,対称的な境界結合と仮想励起を用いてチェーンエンド間の直接的な効果的な相互作用を確立するProtocol 2 (P2) である。 以上の結果から,仮想励起と最適化された境界結合に基づくプロトコルは,その速度,絡み合い,製造不完全性やノイズに対する頑健さを常に上回っていることがわかった。 さらに、効率的なモデル縮小とオープン量子システム技術を用いることで、固体量子デバイスにおける分散絡みのレジリエンスを理解するための包括的なフレームワークを提供する。 仮想結合プロトコルの特徴は、スケーラブルな量子技術における実験的実装の可能性を強調している。

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