2025-05-13 東京大学
◆本研究では、少数粒子への対称な量子操作を繰り返すことで生成される量子ランダム性を定量的に評価し、粒子数が増加するにつれて量子ランダム性のレベルが階層的に向上することを示しました。この成果は、対称性を持つ物質における量子情報処理の効率化や、物質の普遍的性質の解明に貢献すると期待されます。
量子ランダム性の生成方法のイメージ図
量子状態（左）に対して行われる小規模な量子ランダム操作（四角）を組み合わせることにより、大規模な量子ランダム性を生成する。
＜関連情報＞
- https://www.c.u-tokyo.ac.jp/info/news/topics/20250513140000.html
- https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.180404
対称局所ランダム回路のユニタリーデザイン Unitary Designs of Symmetric Local Random Circuits
Yosuke Mitsuhashi, Ryotaro Suzuki, Tomohiro Soejima, and Nobuyuki Yoshioka
Physical Review Letters Published: 7 May, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.180404
Abstract
We have established the method of characterizing the unitary design generated by a symmetric local random circuit. Concretely, we have shown that the necessary and sufficient condition for the circuit asymptotically forming a -design is given by simple integer optimization for general symmetry and locality. By using the result, we explicitly give the maximal order of unitary design under the ℤ2, U(1), and SU(2) symmetries for general locality. This work reveals the relation between the fundamental notions of symmetry and locality in terms of randomness.
