論文の概要: Maximal Orbital Entanglement from Non-Interacting Fermions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.32974v1
• Date: Fri, 23 Oct 2026 17:58:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-27 01:38:06.63123
• Title: Maximal Orbital Entanglement from Non-Interacting Fermions
• Title（参考訳）: 非相互作用フェルミオンからの最大軌道エンタングルメント
• Abstract要約: 我々は、d_A + d_B = d$サイトの格子上の$N$フェルミオンのスレーター行列式が、軌道エンタングルメントの最大$mind_A, d_B, N, d-N$ ebitsを持てることを証明した。 これらの結果、平均場状態は量子情報処理のための実行可能な資源となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4469484645516837
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Orbital rotations are used in quantum many-body physics and chemistry to reduce the complexity of quantum states by compressing their correlation into a small set of relevant orbitals. In striking contrast, quantum information processing strives for the opposite: orbitals that maximize entanglement as a resource. Motivated by this, we prove that Slater determinants of $N$ fermions on a lattice of $d_A + d_B = d$ sites, although free of particle correlation, can carry up to $\min\{d_A, d_B, N, d-N\}$ ebits of orbital entanglement. Given enough particles and holes, this equals the maximum over all fermionic states. For arbitrary free states, we derive the maximal orbital total correlation in closed form for all bipartitions, the finest partition, and all partitions of up to five sites, using new majorization relations for Hermitian matrices. Taken together, these results turn mean-field states, the starting point of most many-body methods in physics and chemistry, into a viable resource for quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 軌道回転は量子多体物理学や化学において、相関関係を小さな関連する軌道に圧縮することで量子状態の複雑さを減らすために用いられる。 対照的に、量子情報処理は、リソースとしての絡み合いを最大化する軌道という、反対の目的に向かっている。 このことから、Slater は、d_A + d_B = d$ の格子上の$N$フェルミオンの行列式を証明したが、粒子相関がなくても、軌道エンタングルメントの最大で$\min\{d_A, d_B, N, d-N\}$ フェルミオンを持つことができる。 十分な粒子と穴が与えられると、これはすべてのフェルミオン状態の最大値と等しい。 任意の自由状態に対しては、エルミート行列の新しいメジャー化関係を用いて、すべての分割、最も微細な分割、および最大5つのサイトのすべての分割に対して閉形式の極大軌道総相関を導出する。 まとめると、これらの結果は平均場状態(物理学と化学における最も多くの身体的手法の出発点)を量子情報処理のための実行可能な資源に変える。

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