論文の概要: Structured Clifford+T Circuits for Efficient Generation of Quantum Chaos

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.02996v1
• Date: Tue, 02 Dec 2025 18:20:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-03 21:04:46.001035
• Title: Structured Clifford+T Circuits for Efficient Generation of Quantum Chaos
• Title（参考訳）: 量子カオスの効率的な生成のための構造化クリフォード+T回路
• Authors: Asim Sharma, Avah Banerjee,
• Abstract要約: 回路の深さやランダム性ではなく、因果接続が、回路をカオスに駆動する重要な特徴であることを示す。 本研究は, カオス的挙動を近似するために, 多対数深度決定回路が十分であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the emergence of quantum chaos and unitary T-design behavior in derandomized Clifford+T circuits using causal cover architectures. Motivated by the need for deterministic constructions that can exhibit chaotic behavior across diverse quantum hardware platforms, we explore deterministic Clifford circuit architectures (random Clifford circuits with causal cover, bitonic sorting networks, and permutation-based routing circuits) to drive quantum circuits toward Wigner-Dyson (WD) entanglement spectrum statistics and OTOC decay.Our experiments demonstrate that causal connectivity, not circuit depth or randomness, is a critical feature that drives circuits to chaos. We show that initializing with n T-states and adding a second T-layer after a causally covered Clifford evolution yields consistent OTOC decay and WD statistics. This also enables deeper understanding of the circuit structures that generate complex entanglement behavior. Notably, our work suggests polylogarithmic-depth deterministic circuits suffice to approximate chaotic behavior, highlighting that causal connectivity is sufficient for operator spreading to induce Wigner-Dyson entanglement statistics and OTOC decay.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,デランドマイズドクリフォード+T回路における量子カオスの出現と一元的T設計挙動について,因果被覆構造を用いて検討する。 様々な量子ハードウェアプラットフォームにまたがるカオス的な振る舞いを示す決定論的構成の必要性から、WD(Wigner-Dyson)エンタングルメントスペクトル統計とOTOC崩壊に向けて量子回路を駆動する決定論的クリフォード回路アーキテクチャ(ランダムなクラフォード回路、因果被覆、ビットニックソートネットワーク、置換に基づくルーティング回路)を探索し、我々の実験は、回路の深さやランダム性ではなく、因果接続が回路をカオスに駆動する重要な特徴であることを示した。 我々は、n個のT状態の初期化と2番目のT層の追加が、因果的に被覆されたクリフォードの進化の後、一貫したOTOC崩壊とWD統計をもたらすことを示した。 これはまた、複雑な絡み合いの振る舞いを生成する回路構造をより深く理解することを可能にする。 特に,多対数深度決定回路はカオス的挙動を近似するのに十分であり,Wigner-Dysonエンタングルメント統計とOTOC崩壊を誘導するのに因果接続が十分であることを示す。

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