論文の概要: Generalized Mermin Inequalities for Benchmarking Large-Scale GHZ States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.23574v1
- Date: Sun, 26 Jul 2026 09:57:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-28 22:34:15.161276
- Title: Generalized Mermin Inequalities for Benchmarking Large-Scale GHZ States
- Title（参考訳）: 大規模GHZ状態のベンチマークのための一般化メルミン不等式
- Abstract要約: マルチパートベルテストは、量子プロセッサをベンチマークするための相関のみの経路を提供する。
一般化されたメルミン不等式は、ノイズの多い大規模GHZ状態に対してよりシャープなベルベンチマークを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.720001447931956
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multipartite Bell tests provide a correlation-only route to benchmarking quantum processors, but their application at large scales is hindered by the rapid decay of many-body correlators under noise and exponentially many terms in conventional Bell expressions. Here we address these scalability obstacles by introducing a finite-setting generalized Mermin family of state-tailored Bell inequalities with analytic certification bounds, in which the measurement-setting number $m$ provides an additional certification dimension complementary to the system size $n$. We show that, for the powers-of-two setting choices considered here, increasing $m$ leaves the ideal normalized multipartite quantum value unchanged while lowering the relevant classical bounds, thereby strengthening the Bell-violation ratios and yielding an improved noise-robustness scaling compared to the standard Mermin inequality. We test this construction experimentally on a programmable superconducting processor by preparing Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states of up to 80 qubits. Using randomized sampling for direct Bell-operator estimation, we observe Bell ratios that grow exponentially with system size, certify a nonlocality depth of 14, and show that increasing $m$ strengthens both the Bell ratio and depth certification. All results are obtained solely from measured correlators and analytical bounds, without readout correction, tomography, or model-based mitigation. Generalized Mermin inequalities therefore provide a sharper Bell benchmark for noisy large-scale GHZ states.
- Abstract（参考訳）: マルチパートベル試験は、量子プロセッサのベンチマークのための相関のみの経路を提供するが、その大規模での応用は、ノイズ下での多体相関器の急激な崩壊と、従来のベル式において指数関数的に多くの用語によって妨げられる。
ここでは、解析的証明境界を持つ有限セットの一般化されたメルミン型ベル不等式を導入することにより、これらのスケーラビリティ障害に対処する。
ここで考慮された2つの設定選択に対して、$m$の増加は、古典的境界を低くしながら、理想正規化された多部量子値が変化せず、ベル振動比が強化され、標準メルミン不等式と比較してノイズ・ロバスト性スケーリングが向上することを示す。
我々は,グリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)を最大80量子ビットに設定することにより,プログラム可能な超伝導プロセッサ上で実験を行った。
直接ベル演算推定にランダム化サンプリングを用い,システムサイズとともに指数関数的に増大するベル比を観測し,非局所性深度14の証明を行い,ベル比と深度認証の両方を強化することを示す。
全ての結果は、測定された相関器と解析的境界からのみ得られ、読み出し補正、トモグラフィー、モデルに基づく緩和は不要である。
したがって、一般化されたメルミン不等式は、ノイズの多い大規模GHZ状態に対してよりシャープなベルベンチマークを提供する。
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