論文の概要: Sector-memory obstruction to probe-level bath emergence in finite programmable qubit environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.04791v1
- Date: Mon, 06 Jul 2026 08:26:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:30.087485
- Title: Sector-memory obstruction to probe-level bath emergence in finite programmable qubit environments
- Title（参考訳）: 有限プログラマブルキュービット環境におけるプローブレベルの入浴発生に対するセクタメモリ障害
- Abstract要約: 励起数保存力学の下で, プログラム可能な (N$) キュービットの浴槽に結合したプローブキュービットの区別について検討した。
セクター解決した深夜人口を用いたプローブレベルの入浴を特徴付ける。
我々は、(R_z$)位相と(XX+YY$)交換ゲートを用いて、電荷保存フロケ回路を構築する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Finite quantum environments can relax local probes without acting as canonical baths. We study this distinction for a probe qubit coupled to a programmable bath of ($N$) qubits under excitation-number-conserving dynamics. The conserved charge partitions the Hilbert space into sectors. We characterize probe-level bath emergence using the sector-resolved late-time population ($p_e^{(q)}$), the sector-memory variance ($M_N$), and a global Gibbs-fit error ($Δ_G^{\mathrm{global}}$). Exact simulations with Haar-random pure states in each complete fixed-charge sector yield sector-dependent populations close to the maximally mixed-sector benchmark ($p_e^{(q)}=q/(N+1)$), producing a nonzero Gibbs obstruction. We then construct charge-preserving Floquet circuits using ($R_z$) phases and ($XX+YY$) exchange gates, validate them with ideal and noisy Qiskit simulations, and implement finite-depth experiments on IBM Fez. For ($N=4$) and ($ε=0$), the hardware data give ($M_N \simeq 0.044$), ($Δ_G^{\mathrm{global}} \simeq 0.558$), and charge preservation near 0.90 after readout mitigation. A paired symmetry-breaking scan using bath ($R_x(ε)$) rotations reduces both diagnostics while increasing charge leakage, but does not erase sector ordering over the accessible depths. These results show that equilibration within constrained sectors is insufficient to produce a single sector-independent Gibbs state for the probe.
- Abstract（参考訳）: 有限量子環境は、標準浴として振る舞うことなく局所的なプローブを緩和することができる。
この区別は、励起数保存力学の下で、プログラマブルな (N$) キュービットのバスに結合したプローブキュービットに対して検討する。
保存された電荷はヒルベルト空間をセクターに分割する。
我々は,セクター解決した深夜人口(p_e^{(q)}$),セクターメモリの分散(M_N$),グローバルギブス適合誤差(Δ_G^{\mathrm{global}}$)を用いてプローブレベルの入浴を特徴付ける。
極大混合セクターベンチマーク(p_e^{(q)}=q/(N+1)$)に近い各完全固定電荷セクター依存のセクター依存集団におけるハールランダム純状態の厳密なシミュレーションにより、非ゼロギブズ閉塞が生じる。
次に、(R_z$)位相と(XX+YY$)交換ゲートを用いて電荷保存フロケ回路を構築し、理想的でノイズの多いカイスキットシミュレーションでそれらを検証し、IBM Fez上で有限深度実験を行う。
N=4$とε=0$の場合、ハードウェアデータは(M_N \simeq 0.044$)、(Δ_G^{\mathrm{global}} \simeq 0.558$)、読み出し緩和後の0.90付近の電荷保存を与える。
浴槽(R_x(ε)$)回転を用いた対称破砕走査は、電荷漏れを増大させながら両方の診断を減少させるが、アクセス可能な深さのセクター順序を消去しない。
これらの結果は、制約されたセクター内の平衡が、プローブに対して単一のセクターに依存しないギブズ状態を生成するには不十分であることを示している。
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