論文の概要: Digital Quantum Algorithms for Generating and Utilizing Spin Squeezed States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.36004v1
• Date: Mon, 28 Sep 2026 18:00:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-01 04:28:51.31744
• Title: Digital Quantum Algorithms for Generating and Utilizing Spin Squeezed States
• Title（参考訳）: スピンスクイーズ状態の生成と利用のためのディジタル量子アルゴリズム
• Abstract要約: そこで本研究では,SSSを奥行きパラメータで作成する適応型ローカル回路プロトコルを提案する。 この深さは、エンタングルメントエントロピーの下位境界を導出することにより、置換対称SSSに対して最適であることを示す。 さらに,従来の手法よりも少ない資源でDicke状態を決定論的に準備するために,スキューズパラダイムを活用している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.969200820992644
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin squeezed states (SSSs) are conventionally viewed as analog resources for quantum metrology. Here we develop algorithms to efficiently generate and exploit SSSs on a digital quantum computer. We introduce an adaptive local-circuit protocol that prepares SSSs with squeezing parameter $ξ$ in depth $\mathrm{O}\left(\log{1/ξ}\right)$, yielding an exponential improvement over non-adaptive approaches. We prove that this depth is optimal for permutation symmetric SSSs by deriving a matching lower bound on entanglement entropy. We further leverage the squeezing paradigm to deterministically prepare the Dicke states using asymptotically fewer resources than prior methods. Remarkably, classical simulations of our preparation protocols under realistic noise models predicts a metrological gain of 4.2 dB beyond the standard quantum limit with 55 superconducting qubits in total including ancillae. Our work paves the way for performing quantum metrology on near-term digital quantum devices.
• Abstract（参考訳）: スピン圧縮状態(SSS)は、伝統的に量子力学のアナログ資源と見なされている。 そこで我々は,デジタル量子コンピュータ上でSSSを効率的に生成し,活用するアルゴリズムを開発した。 我々は、適応的な局所回路プロトコルを導入し、squeezingパラメータを持つSSSを深さ$\mathrm{O}\left(\log{1/\right)$で作成し、非適応的アプローチよりも指数関数的に改善する。 この深さは、エンタングルメントエントロピー上の一致する下界を導出することにより、置換対称SSSに対して最適であることを示す。 さらに、従来の方法よりも漸近的に少ないリソースを用いてディック状態を決定論的に準備するために、スクイーズパラダイムを活用する。 顕著なことに、現実的なノイズモデル下での我々の準備プロトコルの古典的なシミュレーションは、標準量子限界を超える4.2dBのメトロジー的ゲインを予測し、アシラを含む55の超伝導量子ビットを計る。 我々の研究は、短期デジタル量子デバイス上で量子メロロジーを実行するための道を開いた。

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