論文の概要: Measurement Induced Magic Resources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01980v2
• Date: Fri, 23 Aug 2024 17:48:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-26 17:21:03.892929
• Title: Measurement Induced Magic Resources
• Title（参考訳）: マジック・リソースの計測
• Authors: Gongchu Li, Lei Chen, Si-Qi Zhang, Xu-Song Hong, Huaqing Xu, Yuancheng Liu, You Zhou, Geng Chen, Chuan-Feng Li, Alioscia Hamma, Guang-Can Guo,
• Abstract要約: この研究は、MQCとマジックのリソース理論のギャップを埋め、"投資"と"ポテンシャル"の魔法のリソースの概念を導入する。 我々はこれらの概念を利用して量子フーリエ変換(QFT)の魔法のリソース要件を分析し、異なるリソース状態のMQCの普遍性について新たな視点を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.624864658100935
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Magic states and magic gates are crucial for achieving universal computation, but some important questions about how magic resources should be implemented to attain quantum advantage have remained unexplored, for instance, in the context of Measurement-based Quantum Computation (MQC) with only single-qubit measurements. This work bridges the gap between MQC and the resource theory of magic by introducing the concept of ``invested'' and ``potential" magic resources. The former quantifies the magic cost associated with the MQC framework, serving both as a witness of magic resources and an upper bound for the realization of a desired unitary transformation. Potential magic resources represent the maximum achievable magic resource in a given graph structure defining the MQC. We utilize these concepts to analyze the magic resource requirements of the Quantum Fourier Transform (QFT) and provide a fresh perspective on the universality of MQC of different resource states, highlighting the crucial role of non-Pauli measurements for injecting magic. We demonstrate experimentally our theoretical predictions in a high-fidelity four-photon setup and demonstrate the efficiency of MQC in generating magic states, surpassing the limitations of conventional magic state injection methods. Our findings pave the way for future research exploring magic resource optimization and novel distillation schemes within the MQC framework, contributing to the advancement of fault-tolerant universal quantum computation.
• Abstract（参考訳）: マジック状態とマジックゲートは普遍的な計算を達成するために重要であるが、量子優位性を達成するために魔法の資源をどのように実装すべきかという重要な疑問は、例えば、単一の量子ビットの測定だけで測定ベースの量子計算(MQC)の文脈において、まだ探索されていない。 この研究は、'invested'と'potential'マジックリソースの概念を導入することで、MQCとマジックのリソース理論のギャップを埋める。 前者はMQCフレームワークに関連するマジックコストを定量化し、マジックリソースの証人および望ましいユニタリ変換の実現のための上限として機能する。 潜在的なマジックリソースは、MQCを定義するグラフ構造における最大達成可能なマジックリソースを表す。 我々はこれらの概念を利用して量子フーリエ変換(QFT)のマジックリソース要件を分析し、異なるリソース状態のMQCの普遍性について新たな視点を提供し、マジックを注入するための非パウリ測定の重要性を強調した。 高忠実度4光子配置における我々の理論的予測を実験的に実証し、従来のマジック状態注入法の限界を超えながら、魔法状態の生成におけるMQCの効率を実証する。 本研究は, MQCフレームワーク内での魔法資源最適化と新しい蒸留スキームを探求し, フォールトトレラントな普遍量子計算の進歩に寄与する。

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