論文の概要: Information transfer along the causal lightcone of a brickwork quantum circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.23622v1
• Date: Fri, 22 May 2026 13:28:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-25 17:29:20.36692
• Title: Information transfer along the causal lightcone of a brickwork quantum circuit
• Title（参考訳）: レンガ加工量子回路の因果光円錐に沿った情報伝達
• Authors: Shivansh Singh, Shane Dooley,
• Abstract要約: 局所的な情報が多体量子系を通してどのように伝播するかを理解することは、非平衡力学における中心的な問題である。 本研究では, クイディットの1次元開鎖に沿った情報伝達について検討する。 ブリックワーク量子回路へのダイナミクスの制限により、大規模システムサイズが$N$でも、あるいは非可積分なグローバルダイナミクスでも有効ないくつかの結果が得られる。
• 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: Understanding how local information propagates through many-body quantum systems is a central problem in nonequilibrium dynamics, with important implications for quantum communication, state transfer, and remote sensing. In this work, we investigate information transfer along a one-dimensional open chain of qudits, focusing on the task of recovering information initially encoded at one end via measurements performed at the opposite end. By restricting the dynamics to brickwork quantum circuits, and considering small $M$-qudit subsystems on the causal ``lightcone'' of the circuit, we obtain several results valid even for large system sizes $N$ or for nonintegrable global dynamics. Within this framework, lossless information transfer is linked to the existence of peripheral eigenvalues of a quantum channel $Φ_M$, which governs the evolution of the $M$-qudit local subsystem along the lightcone. We investigate conditions under which brickwork circuits admit such peripheral eigenvalues. For qubit chains and $M=1$, we show that the dual-unitary property is necessary, whereas for larger local subsystems ($M \geq 2$) or higher-dimensional qudits, this requirement can be relaxed. Perhaps surprisingly, we can use the peripheral eigenvalue condition to construct examples exhibiting lossless information transfer through chains of arbitrary system size $N$, even when the underlying circuit dynamics is nonintegrable and thermalising at long times.
• Abstract（参考訳）: 局所的な情報が多体量子システムを通してどのように伝播するかを理解することは、非平衡力学における中心的な問題であり、量子通信、状態伝達、リモートセンシングに重要な意味を持つ。 本研究では,1次元のクアディット開き鎖に沿った情報伝達について検討し,一方の端で最初に符号化された情報を,他方の端で行った測定によって復元する作業に着目した。 ブリックワーク量子回路へのダイナミクスの制限や、回路の因数 ' <lightcone'' 上の小さな$M$-qudit サブシステムを考えることにより、大きなシステムサイズである$N$や、非可積分なグローバルダイナミクスに対しても有効ないくつかの結果が得られる。 この枠組み内では、損失のない情報伝達は、光錐に沿った$M$-qudit局所サブシステムの進化を管理する量子チャネルの周辺固有値の存在と結びついている。 ブロックワーク回路がそのような周辺固有値を受け入れる条件について検討する。 qubit chain と $M=1$ の場合、双対ユニタリ性は必要であるのに対し、より大きい局所部分系 (M \geq 2$) や高次元キューディットの場合、この要件は緩和される。 おそらく、周辺固有値条件を用いて任意のシステムサイズが$N$の連鎖を通して損失のない情報伝達を示す例を構築することができる。

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