論文の概要: Disentangling unitary dynamics with classically simulable quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.09001v2
• Date: Mon, 12 May 2025 20:59:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-14 20:57:54.174109
• Title: Disentangling unitary dynamics with classically simulable quantum circuits
• Title（参考訳）: 古典的にシミュレート可能な量子回路を用いたユニタリダイナミクスの分離
• Authors: Gerald E. Fux, Benjamin Béri, Rosario Fazio, Emanuele Tirrito,
• Abstract要約: 非クリフォード位相ゲートでドープされた深部ランダムなクリフォード回路から得られる状態は完全に絡み合っていることを示す。 このことは、そのような状態のパウリ予想値は、古典的に効率的にシミュレートできることを意味する。 この結果は、その効率的な生成を促進することができる近似状態設計の斬新な表現を示唆することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We show that states obtained from deep random Clifford circuits doped with non-Clifford phase gates (including T-gates and $\sqrt{\mathrm{T}}$-gates) can be disentangled completely, provided the number of non-Clifford gates is smaller or approximately equal to the number of qubits. This implies that Pauli expectation values of such states can be efficiently simulated classically, despite them exhibiting both extensive entanglement and extensive nonstabilizerness. We prove this result analytically using a quantum error correction formulation, demonstrate its applicability numerically, and discuss consequences for the disentanglability of states generated through Hamiltonian dynamics. We show that this result implies a novel representation of approximate state designs that can also facilitate their efficient generation, and we propose a novel quantum circuit compression scheme for Clifford circuits doped with non-Clifford phase gates.
• Abstract（参考訳）: 非クリフォード位相ゲート(Tゲートと$\sqrt{\mathrm{T}}$-ゲートを含む)をドープしたディープランダムクリフォード回路から得られる状態は、非クリフォードゲートの数がより小さく、あるいはほぼ同じであれば、完全にアンタングル可能であることを示す。 これは、これらの状態のパウリ予想値は、広範囲の絡み合いと広範な非安定度の両方を示すにもかかわらず、古典的に効率的にシミュレートできることを意味している。 量子誤差補正の定式化を用いて解析的にこの結果を証明し、その適用性を数値的に証明し、ハミルトン力学によって生成された状態の不整合性に対する結果について議論する。 この結果から,効率よく生成できる近似状態設計の新たな表現が示唆され,非クリフォード位相ゲートをドープしたクリフォード回路に対する新しい量子回路圧縮スキームが提案される。

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