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稳定子纠缠增强魔法注入

量子物理 2025-09-25 v3 统计力学

摘要

非稳定性是容错量子计算中的关键资源,但其在动力学情境下的与纠缠的相互作用仍未充分探讨。本文通过分析一个受控制且可解析的设置,表明纠缠作为一种导体将魔法从系统中“遗传”过来,从而增强魔法注入。使用精确计算,我们证明当对纠缠稳定态的子系统 A 施加 Haar 随机单位 UAU_A 时,总注入魔法随 A 与其补集之间的纠缠而增大。更一般地,对于任意单位 UAU_A,当 A 与其补集最大化纠缠时,这种增强效应最大化,此时总注入魔法恰好等于我们引入的单位稳定子 Renyi 熵。该量为单位魔法提供了可直接计算的度量,并是合成 UAU_A 所需最少 T 门数的下界。我们进一步扩展分析至三体稳定子纠缠、非稳定子纠缠以及通过浅层分层电路的魔法注入,发现定性图景均未改变。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.20873,
  title  = {Stabilizer Entanglement Enhances Magic Injection},
  author = {Zong-Yue Hou and ChunJun Cao and Zhi-Cheng Yang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.20873},
  year   = {2025}
}

备注

Substantially revised version. Added new results related to magic resource theory