論文の概要: Nonstabilizerness without Magic: Classically Simulatable Quantum States That Are Indistinguishable by Classically Simulatable Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.25790v1
• Date: Tue, 30 Sep 2025 05:03:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-01 14:45:00.022961
• Title: Nonstabilizerness without Magic: Classically Simulatable Quantum States That Are Indistinguishable by Classically Simulatable Quantum Circuits
• Title（参考訳）: マジックなしでの非安定化:古典的にシミュラブルな量子状態は古典的にシミュラブルな量子回路で区別できない
• Authors: Hyukjoon Kwon,
• Abstract要約: 量子状態の識別は、量子演算の制限されたクラスを通して可能かつ不可能な操作を定義する上で中心的な役割を果たす。 マジックの資源理論に並列構造が存在することを示す。 本稿では,量子データの隠蔽,安定化状態の非閉鎖,非クリフォードゲートの無条件検証について考察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7444633953749467
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum state discrimination plays a central role in defining the possible and impossible operations through a restricted class of quantum operations. A seminal result by Bennett et al. [Phys. Rev. A 59, 1070 (1999)] demonstrates the existence of a set of mutually orthogonal separable quantum states that cannot be perfectly distinguished by local operations and classical communication, a phenomenon known as nonlocality without entanglement. We show that a parallel structure exists in the resource theory of magic: there exists a set of mutually orthogonal stabilizer states that cannot be perfectly distinguished by stabilizer operations, which consist of Clifford gates, measurements in the computational basis, and additional ancillary stabilizer states. This phenomenon, which we term 'nonstabilizerness without magic,' reveals a fundamental asymmetry between the preparation of classically efficiently simulatable stabilizer states and their discrimination, which cannot be performed by classically efficiently simulatable quantum circuits. We further discuss the implications of our findings for quantum data hiding, the no-cloning of stabilizer states, and unconditional verification of non-Clifford gates.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の識別は、量子演算の制限されたクラスを通して可能かつ不可能な操作を定義する上で中心的な役割を果たす。 Bennett et al [Phys. Rev. A 59, 1070 (1999)] によるセミナルな結果は、互いに直交する分離可能な量子状態の集合の存在を証明している。 相互直交安定状態の集合は、クリフォードゲート、計算ベースでの計測、および追加の補助安定状態からなる安定化操作によって完全に区別できない。 この現象は「魔法なしでの非安定化」と呼ばれ、古典的に効率的にシミュラブルな安定化状態を作成することと、古典的に効率的にシミュラブルな量子回路では実行できないその識別の間には、基本的な非対称性が示される。 さらに、量子データの隠蔽、安定化状態の非閉鎖、非クリフォードゲートの無条件検証などについて考察する。

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