多体量子魔态的噪声鲁棒性与阈值

理解多体量子系统中的量子魔态（即非稳定子性）具有挑战性，但对量子计算和多体物理的研究至关重要。我们通过定量考察噪声下的魔态衰减，研究噪声如何影响纠缠多体量子态中的魔态性质，主要目标是理解与不同纠缠结构相关的魔态稳定性。作为一个标准模型，我们研究了受去极化噪声影响的超图态，这是一类代表性的多体魔态。首先，我们发现由高阶门促进的相互作用对噪声是脆弱的。特别地，$\mathrm{C}^{n-1}Z$ 态族表现出 $\Theta(1/n)$ 的消失魔态阈值。此外，我们展示了一些可高效制备的超图态族，它们没有局域魔态，但具有非零的魔态阈值，这表明存在完全嵌入全局纠缠中的鲁棒魔态。我们还基于离散维格纳形式讨论了 qudit 情况。