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量子物理学：雑音の多い量子プロセッサーにおける測定誘起のエンタングルメントとテレポーテーション
Nature 622, 7983 doi: 10.1038/s41586-023-06505-7
測定は量子論において特別な役割を果たしており、波動関数を収縮させることによって、テレポーテーションなどの現象を実現でき、またそれによって、ユニタリー発展を制約する「時間の矢」を変化させることができる。測定を多体動力学と一体化させると、時空間における量子情報の創発パターンにつながる場合があり、こうしたパターンは、平衡状態または平衡から外れた状態のどちらかにおいて相を特徴付ける、確立されたパラダイムの範囲を超える。現在の雑音の多い中規模量子（NISQ）プロセッサーでは、ハードウエアの限界や量子測定の確率的性質のために、こうした物理の実験による実現は難しい。今回我々は、こうした実験的難題に取り組み、最大70個の超伝導キュービットにおいて測定誘起量子情報相を調べた。我々は、空間と時間の交換可能性を利用することによって、双対性マッピングを用いて中間回路測定を回避し、エンタングルメントのスケーリングから測定誘起テレポーテーションまで、基礎となる相のさまざまな兆候を得た。そして、実験的測定と古典的シミュレーションデータを相関させる復号化プロトコルを用いて、相転移の有限サイズの特徴を得た。これらの相は、雑音に対して著しく異なる感度を示し、我々はこの大きな差異を用いて、ハードウエア固有の限界を、有用な診断に変えた。今回の研究は、現在のNISQプロセッサーの限界にあるスケールで測定誘起物理を実現する手法を示している。
