論文の概要: Ancilla-assisted nondestructive discrimination of distributed GHZ-class states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07084v1
- Date: Mon, 07 Sep 2026 06:15:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-12 01:42:30.994792
- Title: Ancilla-assisted nondestructive discrimination of distributed GHZ-class states
- Title（参考訳）: 分散GHZクラス状態のアンシラによる非破壊的識別
- Abstract要約: 非破壊的量子状態判別は、分散量子情報処理における基本的なプリミティブである。
遠隔者間で分散した$n$-qubit GHZ級の厳密な非破壊的差別のためのスケーラブルなアンシラ支援プロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.46976113832881716
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nondestructive quantum state discrimination is a fundamental primitive in distributed quantum information processing, where shared multipartite entangled resources need to be identified without being consumed. In this work, we present a scalable ancilla-assisted protocol for the strict nondestructive discrimination of $n$-qubit GHZ-class states distributed among distant parties. By employing multipartite GHZ ancillary states and local unitary interactions, we show that the computational-pattern and relative-phase information of the system GHZ state can be coherently mapped onto two ancillary registers while leaving the system state unchanged. We explicitly derive the discrimination rules for three- and four-qubit GHZ-class states and develop a systematic extension to arbitrary $n$. We further investigate the discrimination protocol in the presence of depolarizing and amplitude-damping noise in the ancillary system and obtain analytical expressions for the success probability and the corresponding critical noise thresholds. The protocol is also implemented using the IBM Qiskit platform to demonstrate its experimental feasibility and reproduce the expected ancillary measurement signatures. The proposed framework provides a scalable approach to the strict nondestructive discrimination of multipartite GHZ-class states and suggests a broader interpretation of the ancillary GHZ resources as probes of decoherence, opening a possible connection to quantum decoherence sensing in distributed quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 非破壊的量子状態判別は分散量子情報処理において基本的な原始であり、共有マルチパーティントの絡み合ったリソースを消費されることなく識別する必要がある。
本研究では,遠隔者間で分散した$n$-qubit GHZ級の厳密な非破壊的識別のためのスケーラブルなアンシラ支援プロトコルを提案する。
多部構成のGHZアシラリー状態と局所的ユニタリ相互作用を用いることで、システムGHZ状態の計算パターンと相対位相情報を2つのアシラリーレジスタにコヒーレントにマッピングできることを示す。
3-および4-qubit GHZ-class状態の識別規則を明示的に導出し、任意の$n$への体系的な拡張を開発する。
さらに,アシラリー系における脱分極および振幅減衰ノイズの存在下での識別プロトコルについて検討し,成功確率とそれに対応する臨界雑音閾値に関する解析式を求める。
このプロトコルはIBM Qiskitプラットフォームを使用して実装され、実験的な実現可能性を示し、期待されるアシラリー測定シグネチャを再現する。
提案フレームワークは,マルチパーティイトGHZクラス状態の厳密な非破壊的識別に対するスケーラブルなアプローチを提供し,分散量子システムにおける量子デコヒーレンス検出への接続を開放するデコヒーレンスプローブとして,アシラリーGHZリソースのより広範な解釈を提案する。
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