회로로서의 위그너의 친구: 초전도 양자 하드웨어에서의 분기 간 통신 목격 벤치마크
Wigner's Friend as a Circuit: Inter-Branch Communication Witness Benchmarks on Superconducting Quantum Hardware
January 22, 2026
저자: Christopher Altman
cs.AI
초록
IBM Quantum 하드웨어에서 Violaris가 제안한 회로 패밀리를 구현 및 벤치마킹하여, 컴파일된 위그너의 친구 스타일 회로에서 생성된 고전적 측정 기록의 상관관계로 정의되는 운영적 분기 간 통신 증표(witness)를 추정하였다. 우리는 이 프로토콜의 5-큐비트 인스턴스를 물리적 신호 전달이 아닌 단일 회로 내의 레지스터 간 메시지 전송 패턴으로 구현하고, 현실적인 디바이스 노이즈 및 컴파일 제약 조건에서의 동작을 평가했다. 이 회로는 제어 큐비트에 의해 동역학이 결정되는 관찰자 하위 시스템의 분기-조건부 진화를 인코딩하며, 이후 조건부 측정 맥락 간 상관관계를 탐색하는 제어 전송 연산이 뒤따른다.
ibm_fez 백엔드에서 20,000샷으로 실행한 결과, 집단 기반 가시도는 0.877, 직교 축을 따른 간섭성 증표는 0.840과 -0.811, 위상 민감 크기는 약 1.17으로 관찰되었다. 가시도 메트릭은 일부 유형의 디페이징에 무감각하지만, 간섭성 증표는 비대각 노이즈에 대한 보완적 민감도를 제공한다.
본 연구는 양자역학의 해석을 검증하거나 변별하지 않는다. 대신, 이 연구는 교정된 디바이스 노이즈 대비 비이상적 채널의 탐지 가능성을 평가하기 위한 재현 가능한 운영적 제약 파이프라인을 제공한다.
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.