論文の概要: Quantum Magic in Quantum Electrodynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.03098v1
• Date: Wed, 05 Mar 2025 01:32:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-06 17:18:40.723538
• Title: Quantum Magic in Quantum Electrodynamics
• Title（参考訳）: 量子電磁力学における量子マジック
• Authors: Qiaofeng Liu, Ian Low, Zhewei Yin,
• Abstract要約: 非安定剤性(Non-stabilizerness) -- マジック -- は、古典的コンピュータに対する特定の量子状態の計算上の優位性を指す。 電子とミューオンを含む2-to-2散乱プロセスを用いて,量子電磁力学におけるマジック状態の生成について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: In quantum computing, non-stabilizerness -- the magic -- refers to the computational advantage of certain quantum states over classical computers and is an essential ingredient for universal quantum computation. Employing the second order stabilizer R\'enyi entropy to quantify magic, we study the production of magic states in Quantum Electrodynamics (QED) via 2-to-2 scattering processes involving electrons and muons. Considering all 60 stabilizer initial states, which have zero magic, the angular dependence of magic produced in the final states is governed by only a few patterns, both in the non-relativistic and the ultra-relativistic limits. Some processes, such as the low-energy $e^-\mu^-\to e^-\mu^-$ and Bhabha scattering $e^-e^+\to e^-e^+$, do not generate magic at all. In most cases the largest magic generated is significantly less than the maximal possible value of $\log (16/7) \approx 0.827$. The only instance where QED is able to generate maximal magic is the low-energy $\mu^-\mu^+\to e^-e^+$, in the limit $m_e/m_\mu \to 0$, which is well approximated in nature. Our results suggest QED, although capable of producing maximally entangled states easily, may not be an efficient mechanism for generating quantum advantages.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングにおいて、非安定化器性(非安定化器性、英: non-stabilizerness、マジック)とは、古典的なコンピュータ上の特定の量子状態の計算上の優位性を指し、普遍的な量子計算に不可欠な要素である。 魔法を定量化するために第2次安定化器R\enyiエントロピーを用いて、電子とミューオンを含む2対2の散乱過程を通して量子力学(QED)におけるマジック状態の生成を研究する。 魔法をゼロとする60の安定化初期状態を考えると、最終状態における魔法の角度依存は、相対論的でない限界と超相対論的限界の両方において、わずか数パターンで制御される。 低エネルギーの $e^-\mu^-\to e^-\mu^-$ や Bhabha 散乱 $e^-e^+\to e^-e^+$ のようなプロセスは魔法を全く生成しない。 ほとんどの場合、生成される最大のマジックは、$\log (16/7) \approx 0.827$の最大値よりもはるかに少ない。 QED が極大魔法を生成できる唯一の例は、m_e/m_\mu \to 0$ の低エネルギー $\mu^-\mu^+\to e^-e^+$ である。 以上の結果から,QEDは最大絡み合った状態を容易に生成できるが,量子的優位性を生み出すための効率的なメカニズムではない可能性が示唆された。

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