論文の概要: Prepare-and-Magic: Semi-Device Independent Magic Certification in the Prepare-and-Measure Scenario

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.02226v1
• Date: Mon, 02 Jun 2025 20:11:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-04 21:47:35.002371
• Title: Prepare-and-Magic: Semi-Device Independent Magic Certification in the Prepare-and-Measure Scenario
• Title（参考訳）: Prepare-and-Magic: Prepare-and-Measureシナリオにおける半デバイス独立マジック認定
• Authors: Santiago Zamora, Rafael A. Macedo, Tailan S. Sarubi, Moisés Alves, Davide Poderini, Rafael Chaves,
• Abstract要約: 本研究では,PAMシナリオにおける非安定化状態の認定のためのフレームワークを開発する。 安定化器と非安定化器状態とを区別できる次元証人を導入する。 我々は、これらの証人のしきい値違反が非安定化剤性を証明するという分析的証明を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3958317527488534
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Non-stabilizerness is an essential resource for quantum computational advantage, as stabilizer states admit efficient classical simulation. We develop a semi-device-independent framework for certifying non-stabilizer states in prepare-and-measure (PAM) scenarios, relying only on assumptions about the system's dimension. Within this framework, we introduce dimensional witnesses that can distinguish stabilizer from non-stabilizer states, and we provide analytical proofs that threshold violations of these witnesses certify non-stabilizerness. In the simplest setting-three preparations, two measurements, and qubit systems-surpassing a specific threshold guarantees that at least one prepared state lies outside the stabilizer polytope. We extend this approach by linking it to quantum random access codes, also generalizing our results to qutrit systems and introducing a necessary condition for certifying non-stabilizerness based on state overlaps (Gram matrices). These results offer a set of semi-device-independent tools for practically and systematically verifying non-stabilizer states using dimensional witnesses in PAM scenarios.
• Abstract（参考訳）: 非安定化器性は量子計算上の優位性にとって必須の資源であり、安定化器状態は効率的な古典的シミュレーションを許容する。 我々は,システム次元の仮定にのみ依存して,PAMシナリオにおける非安定化状態の認証を行う,半デバイス非依存のフレームワークを開発する。 この枠組みでは,安定化器と非安定化器状態とを区別できる次元証人を導入し,これらの証人のしきい値違反が非安定化器性を証明する解析的証明を提供する。 最も単純な設定3では、2つの測定と、特定のしきい値を超える量子ビット系が、少なくとも1つの準備状態が安定化器ポリトープの外側にあることを保証している。 提案手法は,量子乱数アクセス符号にリンクし,クォート系に結果を一般化し,状態重なり(グラム行列)に基づいて非安定化性を証明するために必要な条件を導入することで拡張する。 これらの結果は、PAMシナリオにおける次元証人を用いた非安定化状態の実用的かつ体系的に検証するための、半デバイス非依存のツールセットを提供する。

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