論文の概要: The non-stabilizerness cost of quantum state estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.00157v1
• Date: Tue, 30 Sep 2025 18:27:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-03 21:54:12.787034
• Title: The non-stabilizerness cost of quantum state estimation
• Title（参考訳）: 量子状態推定の非安定化コスト
• Authors: Gabriele Lo Monaco, Salvatore Lorenzo, Luca Innocenti, Alessandro Ferraro, Mauro Paternostro, G. Massimo Palma,
• Abstract要約: 単一設定の量子状態推定シナリオにおいて,情報完全性を実現するために必要な非安定化器リソースについて検討する。 安定化器資源のみを許す場合、これらの戦略は常に安定器ベースでの射影測定と情報的に等価であることを示す。 我々は,$t$ドープクリフォード回路で実装された計測の絡み合い構造と情報パワーの密接な関係を明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.18016233072556
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We study the non-stabilizer resources required to achieve informational completeness in single-setting quantum state estimation scenarios. We consider fixed-basis projective measurements preceded by quantum circuits acting on $n$-qubit input states, allowing ancillary qubits to increase retrievable information. We prove that when only stabilizer resources are allowed, these strategies are always informationally equivalent to projective measurements in a stabilizer basis, and therefore never informationally complete, regardless of the number of ancillas. We then show that incorporating $T$ gates enlarges the accessible information. Specifically, we prove that at least ${2n}/{\log_2 3}$ such gates are necessary for informational completeness, and that $2n$ suffice. We conjecture that $2n$ gates are indeed both necessary and sufficient. Finally, we unveil a tight connection between entanglement structure and informational power of measurements implemented with $t$-doped Clifford circuits. Our results recast notions of "magic" and stabilizerness - typically framed in computational terms - into the setting of quantum metrology.
• Abstract（参考訳）: 単一設定の量子状態推定シナリオにおいて,情報完全性を実現するために必要な非安定化器リソースについて検討する。 我々は、$n$-qubitの入力状態に作用する量子回路が先行する固定基底射影測定を考察し、アシラリー量子ビットが検索可能な情報を増やすことを可能にする。 安定化器資源のみを許す場合、これらの戦略は常に安定器ベースでの射影測定と情報的に等価であり、そのため、アンシラの数に関係なく、情報的に完結することはないことを証明している。 次に、$T$ゲートを組み込むことで、アクセス可能な情報を拡大することを示す。 具体的には、情報完全性には少なくとも${2n}/{\log_2 3}$のゲートが必要であることを証明し、その2n$サフィスを満足する。 2n$のゲートは確かに必要かつ十分であると予想する。 最後に,$t$ドープクリフォード回路で実装した計測の絡み合い構造と情報パワーとの密接な接続を明らかにする。 我々の結果は、「魔法」と「安定」の概念(典型的には計算用語で表される)を量子計量学の設定に再キャストした。

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