刺激器仿真理论进一步改进:CSS保护型刺激器电路的经典重写、刺激器操作的二次型展开及框架隐藏变量模型
量子物理
2026-03-16 v2
摘要
刺激器电路的仿真是量子信息处理中已广泛研究的议题,已有众多高度优化的算法。然而,我们认为刺激器操作本身的理论结构仍可进一步提升。我们聚焦于由Calderbank-Shor-Steane(CSS)保护型刺激器操作组成的刺激器电路子类,这些操作在CSS刺激器码的容错计算中自然出现。运用基本电路转换技术,我们展示此类电路可精确重写为再现测量统计量的经典概率电路。该重写引入的计算开销为零,与一般情况下的刺激器电路不同。为阐明此简化的来源,我们引入一般性刺激器操作(Clifford通道)的标准二次型表示,此表示为描述刺激器操作的组合提供了高效方法,从而实现电路仿真。CSS保护型操作对应纯线性形式,在Walsh-Hadamard-Fourier变换下可得非上下文相关的隐藏变量模型,为重写提供了另一证明途径。最后,我们构建参考系理论,用二次型对多量子比特系统进行编码,使刺激器操作可表示为proper参考系下的概率图。非CSS保护型刺激器电路需要动态修改参考系,体现了上下文资源,导致计算开销。该框架为在动态演化的准概率模型中仿真刺激器及近刺激器电路提供了新视角。
引用
@article{arxiv.2511.05478,
title = {Further improvements to stabilizer simulation theory: classical rewriting of CSS-preserving stabilizer circuits, quadratic form expansions of stabilizer operations, and framed hidden variable models},
author = {Vsevolod I. Yashin and Vladimir V. Yatsulevich and Aleksey K. Fedorov and Evgeniy O. Kiktenko},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05478},
year = {2026}
}
备注
35 pages, 6 figures, 2 tables. v2: Comments and references added, typos fixed, and minor improvements made throughout the text