論文の概要: Quantifying Entangling Power of Controlled Unitary Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.21105v1
• Date: Fri, 21 Aug 2026 13:51:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-24 14:49:32.560103
• Title: Quantifying Entangling Power of Controlled Unitary Gates
• Title（参考訳）: 制御されたユニタリゲートのエンタングリングパワーの定量化
• Abstract要約: 制御されたユニタリゲートが絡み合いを発生させるかどうかを判定する計算可能な$を導入します。 2量子制御されたユニタリゲートに対して、提案した量の極値に対応する物理条件を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Applying controlled unitary gates to generate entanglement between qubits is a routine task in both quantum communication and computation. The existing tools for predicting how much entanglement a given gate can generate require either simulation of the entangling circuit or averaging over a distribution of inputs for a given controlled unitary gate. Here, we introduce a computable quantity $ζ$ that not only determines whether a controlled unitary gate generates entanglement, but also quantifies the entanglement for any specific input without requiring the construction of the output state. For two-qubit controlled unitary gates, we establish the physical conditions corresponding to the extremum values of the proposed quantity. Extending the dimension of control and target registers to arbitrary size through a generalized controlled unitary architecture, we derive a universal upper bound on $ζ$ and identify the conditions for its saturation. Later we establish functional relation between the quantity and other known quantities, such as purity, normalized linear entropy, and von Neumann entropy. Finally, we compare our results with previous research work and show that the quantity proposed in this work achieves the previously known optimal values of entangling power of controlled unitary gates for some specific dimensions of target and control registers.
• Abstract（参考訳）: 制御されたユニタリゲートを適用して量子ビット間の絡み合いを生成することは、量子通信と計算の両方において日常的なタスクである。 既存のゲートがどれだけの絡み合いを発生できるかを予測するツールは、絡み合い回路のシミュレーションか、制御されたユニタリゲートの入力の分布を平均化する必要がある。 ここでは、制御されたユニタリゲートが絡み合いを発生させるかどうかを判定するだけでなく、出力状態の構成を必要とせず、特定の入力に対する絡み合いを定量化する計算可能な$を導入された。 2量子制御されたユニタリゲートに対して、提案した量の極値に対応する物理条件を確立する。 制御とターゲットレジスタの次元を一般化された制御ユニタリアーキテクチャにより任意のサイズに拡張すると、$$$の普遍上界を導出し、その飽和条件を識別する。 その後、純度、正規化線型エントロピー、フォン・ノイマンエントロピーのような量と他の既知の量の関数関係を確立する。 最後に,本研究の結果と過去の研究結果を比較し,本研究で提案した量により,目標レジスタと制御レジスタの特定の次元に対する制御ユニタリゲートのエンタングルパワーの既知値が得られたことを示す。

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