論文の概要: Efficient stabilizer entropies for quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.19152v1
- Date: Tue, 30 May 2023 15:55:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-31 15:25:52.809529
- Title: Efficient stabilizer entropies for quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータのための効率的な安定化器エントロピー
- Authors: Tobias Haug, Soovin Lee, M.S. Kim
- Abstract要約: 我々はTsallis-$n$SEを量子コンピュータの非安定化性の効率的な尺度として紹介する。
我々の結果は、量子コンピュータによる非安定化器の探索を開放する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Stabilizer entropies (SEs) are measures of nonstabilizerness or `magic' that
quantify the degree to which a state is described by stabilizers. SEs are
especially interesting due to their connections to scrambling, localization and
property testing. However, practical applications have been limited so far as
previously known measurement protocols for SEs scale exponentially with the
number of qubits. Here, we introduce the Tsallis-$n$ SE as an efficient measure
of nonstabilizerness for quantum computers. We find that the number of
measurements is independent of the number of qubits for any integer index $n>1$
which ensures the scalability of the measure. The Tsallis SE is an efficient
bound of various nonstabilizerness monotones which are intractable to compute
beyond a few qubits. Using the IonQ quantum computer, we experimentally measure
the Tsallis SE of random Clifford circuits doped with non-Clifford gates and
give bounds for the stabilizer fidelity, stabilizer extent and robustness of
magic. As applications, we provide efficient algorithms to measure $4n$-point
out-of-time-order correlators and multifractal flatness. Our results open up
the exploration of nonstabilizerness with quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 安定化器エントロピー(ses)は、状態が安定化器によって記述される程度を定量化する非安定性の尺度または「魔法」である。
SEは特に興味深いのは、スクランブルやローカライゼーション、プロパティテストとのつながりのためです。
しかし、実際の応用は、従来知られていたses測定プロトコルが量子ビット数に指数関数的に制限されている。
ここでは,量子コンピュータの非安定化性の効率的な尺度として tsallis-$n$ se を導入する。
測定値の数は、任意の整数インデックス $n>1$ に対する qubits の数に依存しており、測定値のスケーラビリティを保証する。
Tsallis SE は、数量子ビットを超えて計算できる様々な非安定化性モノトンの効率的な境界である。
イオンq量子コンピュータを用いて,非クリフォードゲートをドープしたランダムクリフォード回路のtsallis seを実験的に測定し,魔法の安定化忠実性,安定化度,ロバスト性の境界を与える。
アプリケーションとして,4n$-point out-of-time-ordercorrelator と multifractal flatness を測定する効率的なアルゴリズムを提供する。
その結果,量子コンピュータによる非安定性の探索が可能となった。
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