論文の概要: Entanglement Negativity in Noisy Quantum Volume Sampling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.13654v1
• Date: Thu, 13 Aug 2026 18:00:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-17 20:14:29.179049
• Title: Entanglement Negativity in Noisy Quantum Volume Sampling
• Title（参考訳）: ノイズ量子ボリュームサンプリングにおける絡み合い負性
• Abstract要約: 量子ボリューム回路における非偏極ノイズ,絡み合い,システムサイズ間のトレードオフを数値的に検討する。 本研究は,量子コンピュータ上での大規模量子ボリュームの実証実験を文脈的に行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.953304476953445
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The Quantum Volume protocol uses scrambling random circuits to benchmark NISQ computers. Quantum Volume is generally well-regarded as a benchmark for small, noisy, quantum computers because it requires the quantum computer to implement many non-local entangling gates within a square-shaped circuit, which incentivizes high qubit count, long qubit coherence times, and low error rates on all hardware gates. Quantum Volume circuits inherently produce high-entanglement states that are fragile to errors and decoherence. The Quantum Volume benchmark measures an observable called heavy-output-probability (HOP), where an HOP of $0.5$ corresponds to complete loss of coherence, and in the limit of system size an HOP $\approx 0.84$ for a fully coherent quantum processor. Here, we numerically study the tradeoff between depolarizing noise, entanglement as quantified by the bipartite negativity measure, and HOP in quantum volume circuits. Our results contextualize prior small scale quantum volume demonstrations on quantum computers and highlight that under depolarizing noise, due to finite system size effects heavy output probabilities can be greater than $0.5$ while the bipartite negativity entanglement has been destroyed. This implies, although improbable, that a NISQ computer could pass the Quantum Volume benchmark test threshold of $2/3$ while the underlying quantum computation has no global entanglement -- albeit only for small $n$.
• Abstract（参考訳）: 量子ボリュームプロトコルは、乱数回路を用いてNISQコンピュータをベンチマークする。 量子ボリュームは、一般に小型でノイズの多い量子コンピュータのベンチマークとしてよく考えられている。なぜなら、量子コンピュータは正方形回路内で多くの非局所エンタングリングゲートを実装する必要があるからである。 量子ボリューム回路は本質的に、エラーやデコヒーレンスに弱い高絡み状態を生成する。 量子ボリュームベンチマークは、重出力確率 (HOP) と呼ばれる可観測性を測定し、0.5ドルのHOPはコヒーレンスの完全な損失に対応し、システムサイズの制限では完全なコヒーレント量子プロセッサに対して HOP$\approx 0.84$ となる。 本稿では, 量子ボリューム回路における非偏極雑音, 量子化による絡み合い, およびHOPのトレードオフを数値的に検討する。 その結果, 量子コンピュータ上での量子ボリュームの実証実験の文脈化と, 有限系サイズの影響により, 偏極雑音下での重出力確率は0.5ドル以上になり, 両部負の絡み合いは破壊されていることがわかった。 これは、NISQコンピュータがQuantum Volumeベンチマークテストしきい値の2/3$を通過できるが、基礎となる量子計算にはグローバルな絡み合いがないことを意味している。

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