論文の概要: Maximal Magic for Two-qubit States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17550v1
• Date: Mon, 24 Feb 2025 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 15:20:37.260116
• Title: Maximal Magic for Two-qubit States
• Title（参考訳）: 2量子状態に対する最大マジック
• Authors: Qiaofeng Liu, Ian Low, Zhewei Yin,
• Abstract要約: 古典的シミュラビリティとは最も異なる最大マジックを持つ2量子状態について検討する。 我々は、魔術と絡み合いの間の顕著な相互作用を明らかにし、最大魔術状態の絡み合いは2つの可能な値に制限される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Magic is a quantum resource essential for universal quantum computation and represents the deviation of quantum states from those that can be simulated efficiently using classical algorithms. Using the Stabilizer R\'enyi Entropy (SRE), we investigate two-qubit states with maximal magic, which are most distinct from classical simulability, and provide strong numerical evidence that the maximal second order SRE is $\log (16/7)\approx 0.827$, establishing a tighter bound than the prior $\log(5/2)\approx 0.916$. We identity 480 states saturating the new bound, which turn out to be the fiducial states for the mutually unbiased bases (MUBs) generated by the orbits of the Weyl-Heisenberg (WH) group, and conjecture that WH-MUBs are the maximal magic states for $n$-qubit, when $n\neq 1$ and 3. We also reveal a striking interplay between magic and entanglement: the entanglement of maximal magic states is restricted to two possible values, $1/2$ and $1/\sqrt{2}$, as quantified by the concurrence; none is maximally entangled.
• Abstract（参考訳）: マジックは普遍的な量子計算に不可欠な量子資源であり、古典的なアルゴリズムを用いて効率的にシミュレートできるものから量子状態の偏りを表す。 安定化器R\enyi Entropy (SRE) を用いて、古典的なシミュラビリティと最も異なる最大魔法を持つ2量子状態を調べ、最大二階SREが$\log (16/7)\approx 0.827$であることの強い数値的な証拠を与え、以前の$\log(5/2)\approx 0.916$よりも厳密な境界を確立する。 我々は、新しい境界を飽和させた480個の状態を、ワイル・ハイゼンベルク (WH) 群の軌道によって生成される相互に偏りのない基底 (MUBs) の偶数状態とし、WH-MUBs が$n$-qubit の最大マジック状態であるとの予想を、$n\neq 1$ and 3 である。 最大マジック状態の絡み合いは、収束によって定量化される1/2$と1/\sqrt{2}$の2つの可能な値に制限される。

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