論文の概要: Mutual Mana: Converting Local Magic into Correlations via Discrete Beamsplitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.08004v1
• Date: Wed, 12 Nov 2025 01:33:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-12 20:17:03.592076
• Title: Mutual Mana: Converting Local Magic into Correlations via Discrete Beamsplitters
• Title（参考訳）: Mutual Mana:離散ビームスプリッターによる局所魔法の相関変換
• Authors: Linshuai Zhang, Huihui Li,
• Abstract要約: 我々は、量子的相互情報と類似して定義されるマジック相関の尺度として相互マナを導入する。 離散ビームスプリッターを用いて、魔法状態と安定化器真空状態とを結合させることにより、局所魔法の相互マナへの完全変換が引き起こされることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.7570716098003207
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Magic (non-stabilizerness) is a key resource for achieving universal fault-tolerant quantum computation beyond classical computation. While previous studies have primarily focused on magic in single systems, its interactions and distribution in multipartite settings remain largely unexplored. In this work, we introduce mutual mana as a measure of magic correlations defined in close analogy with quantum mutual information. Our definition builds upon mana, which is the established quantifier of magic based on discrete Wigner function negativity. We characterize magic correlations generated by discrete beamsplitters, whose Gaussian counterparts are fundamental components in quantum optics and quantum technologies. We show that coupling a magic state with a stabilizer vacuum state via a discrete beamsplitter will induce a full conversion of local magic into mutual mana, thereby establishing a mechanism for redistributing magic resources as magic correlations. We reveal the fundamental properties of mutual mana and derive its explicit expressions for several prototypical qutrit states subject to a discrete beamsplitter. We make a comparative study of mutual mana with several established quantifiers of correlations generated by the qutrit beamsplitter, including quantum mutual information, mutual $L^1$-norm magic, and mutual stabilizer 2-Rényi entropy.
• Abstract（参考訳）: マジック(non-stabilizerness)は、古典的な計算を超える普遍的なフォールトトレラント量子計算を実現するための鍵となるリソースである。 これまでの研究は主に単一のシステムにおけるマジックに焦点を当ててきたが、その相互作用とマルチパーティイトセッティングにおける分布はほとんど探索されていない。 本研究では,量子的相互情報と類似して定義されるマジック相関の尺度として相互マナを導入する。 我々の定義は、離散ウィグナー関数の負性に基づく魔法の確立された量化器であるマナに基づいている。 我々は、離散ビームスプリッターによって生成される魔法の相関を特徴付け、ガウスが量子光学および量子技術の基本成分である。 離散ビームスプリッターを用いて、魔法状態と安定化器真空状態とを結合させることにより、局所魔法の相互マナへの完全変換が誘導され、マジック相関としてマジックリソースを再分配する機構が確立されることを示す。 我々は、相互マナの基本的性質を明らかにし、その明示的な表現を、離散ビームスプリッターの対象となるいくつかの原型クォート状態に対して導出する。 我々は、量子相互情報、相互の$L^1$-normマジック、相互安定化器2-レニーエントロピーを含む、量子ビームスプリッターによって生成された相関関係のいくつかの確立された量化器を用いた相互マナの比較研究を行う。

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