L'Amico di Wigner come Circuito: Benchmark di Rilevazione della Comunicazione tra Ramificazioni su Hardware Quantistico Superconduttivo
Wigner's Friend as a Circuit: Inter-Branch Communication Witness Benchmarks on Superconducting Quantum Hardware
January 22, 2026
Autori: Christopher Altman
cs.AI
Abstract
Implementiamo e testiamo su hardware quantistico IBM la famiglia di circuiti proposta da Violaris per stimare i testimoni operativi di comunicazione inter-ramo, definiti come correlazioni nei record di misura classici prodotti da circuiti compilati nello stile dell'amico di Wigner. Realizziamo un'istanza a cinque qubit del protocollo come schema di trasferimento di messaggi tra registri all'interno di un singolo circuito, anziché come segnalazione fisica, e ne valutiamo il comportamento sotto l'effetto di rumore realistico del dispositivo e dei vincoli di compilazione. Il circuito codifica un'evoluzione condizionata al ramo di un sottosistema osservatore, le cui dinamiche dipendono da un qubit di controllo, seguita da un'operazione di trasferimento controllata che investiga le correlazioni tra contesti di misura condizionati.
Eseguendo sul backend ibm_fez con 20000 shot, osserviamo una visibilità basata sulla popolazione di 0.877, testimoni di coerenza di 0.840 e -0.811 lungo assi ortogonali, e un modulo sensibile alla fase di circa 1.17. Sebbene la metrica di visibilità sia insensibile ad alcune classi di sfasamento, i testimoni di coerenza forniscono una sensibilità complementare al rumore fuori diagonale.
Questo lavoro non verifica né discrimina tra le diverse interpretazioni della meccanica quantistica. Fornisce invece una pipeline operativa riproducibile di vincoli per valutare la rilevabilità di canali non ideali rispetto al rumore calibrato del dispositivo.
English
We implement and benchmark on IBM Quantum hardware the circuit family proposed by Violaris for estimating operational inter-branch communication witnesses, defined as correlations in classical measurement records produced by compiled Wigner's-friend-style circuits. We realize a five-qubit instance of the protocol as an inter-register message-transfer pattern within a single circuit, rather than physical signaling, and evaluate its behavior under realistic device noise and compilation constraints. The circuit encodes branch-conditioned evolution of an observer subsystem whose dynamics depend on a control qubit, followed by a controlled transfer operation that probes correlations between conditional measurement contexts.
Executing on the ibm_fez backend with 20000 shots, we observe population-based visibility of 0.877, coherence witnesses of 0.840 and -0.811 along orthogonal axes, and a phase-sensitive magnitude of approximately 1.17. While the visibility metric is insensitive to some classes of dephasing, the coherence witnesses provide complementary sensitivity to off-diagonal noise.
This work does not test or discriminate among interpretations of quantum mechanics. Instead, it provides a reproducible operational constraint pipeline for evaluating detectability of non-ideal channels relative to calibrated device noise.