Postselection-free experimental observation of the measurement-induced phase transition in circuits with universal gates
Notice bibliographique
Résumé
Monitored many-body systems can exhibit a phase transition between entangling and disentangling dynamical phases by tuning the strength of measurements made on the system as it evolves. This phenomenon is called the measurement-induced phase transition (MIPT). Understanding the properties of the MIPT is a prominent challenge for both theory and experiment at the intersection of many-body physics and quantum information. Realizing the MIPT experimentally is particularly challenging due to the postselection problem, which demands a number of experimental realizations that grows exponentially with the number of measurements made during the dynamics. Proposed approaches that circumvent the postselection problem typically rely on a classical decoding process that infers the final state based on the measurement record. But the complexity of this classical process generally also grows exponentially with the system size unless the dynamics is restricted to a fine-tuned set of unitary operators. In this work we overcome these difficulties. We construct a tree-shaped quantum circuit whose nodes are Haar-random unitary operators followed by weak measurements of tunable strength. For these circuits, we show that the MIPT can be detected without postselection using only a simple classical decoding process whose complexity grows linearly with the number of qubits. Our protocol exploits the recursive structure of tree circuits, which also enables a complete theoretical description of the MIPT, including an exact solution for its critical point and scaling behavior. We experimentally realize the MIPT on Quantinuum's H1-1 trapped-ion quantum computer and show that the experimental results are precisely described by theory. Our results close the gap between analytical theory and postselection-free experimental observation of the MIPT.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».