超伝導量子ハードウェアにおける分岐間通信検証ベンチマーク：回路としてのウィグナーの友人実験
Wigner's Friend as a Circuit: Inter-Branch Communication Witness Benchmarks on Superconducting Quantum Hardware
January 22, 2026
著者: Christopher Altman
cs.AI
要旨
IBM Quantumハードウェア上で、Violarisらによって提案された回路ファミリーを実装しベンチマーク評価を行った。この回路は、コンパイルされたウィグナーの友人スタイルの回路によって生成される古典的測定記録の相関として定義される、操作的部門間通信検証量を推定するものである。物理的な信号伝送ではなく、単一回路内におけるレジスタ間メッセージ転送パターンとしてプロトコルの5量子ビットインスタンスを実現し、現実的なデバイスノイズとコンパイル制約下でのその挙動を評価した。この回路は、制御量子ビットに依存する動力学を持つ観測者部分系の部門条件付き進化を符号化し、その後、条件付き測定文脈間の相関を探る制御転送操作が続く。
ibm_fezバックエンド上で20000ショット実行した結果、人口ベースの可視性0.877、直交軸に沿ったコヒーレンス検証量0.840および-0.811、位相感応性の大きさ約1.17を観測した。可視性指標はある種の位相緩和に感度を持たないが、コヒーレンス検証量は非対角ノイズに対する相補的な感度を提供する。
本研究は量子力学の解釈を検証または区別するものではない。その代わりに、較正済みデバイスノイズに対する非理想的なチャネルの検出可能性を評価するための、再現性のある操作的制約パイプラインを提供するものである。
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.