論文の概要: Efficient simulation of logical magic state preparation protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.23799v1
• Date: Mon, 29 Dec 2025 19:00:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-01 23:27:28.175164
• Title: Efficient simulation of logical magic state preparation protocols
• Title（参考訳）: 論理魔法状態準備プロトコルの効率的なシミュレーション
• Authors: Samyak Surti, Lucas Daguerre, Isaac H. Kim,
• Abstract要約: 本稿では,標準的な回路レベルのノイズモデルに基づく論理魔法状態生成プロトコルのシミュレーション手法を提案する。 このような論理的クリフォード測度を用いて魔法の状態を準備する基礎的数値シミュレーションを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Developing space- and time-efficient logical magic state preparation protocols will likely be an essential step towards building a large-scale fault-tolerant quantum computer. Motivated by this need, we introduce a scalable method for simulating logical magic state preparation protocols under the standard circuit-level noise model. When applied to protocols based on code switching, magic state cultivation, and magic state distillation, our method yields a complexity polynomial in (i) the number of qubits and (ii) the non-stabilizerness, e.g., stabilizer rank or Pauli rank, of the target encoded magic state. The efficiency of our simulation method is rooted in a curious fact: every circuit-level Pauli error in these protocols propagates to a Clifford error at the end. This property is satisfied by a large family of protocols, including those that repeatedly measure a transversal Clifford that squares to a Pauli. We provide a proof-of-principle numerical simulation that prepares a magic state using such logical Clifford measurements. Our work enables practical simulation of logical magic state preparation protocols without resorting to approximations or resource-intensive state-vector simulations.
• Abstract（参考訳）: 空間および時間効率の論理的マジック状態準備プロトコルを開発することは、大規模なフォールトトレラント量子コンピュータを構築するための重要なステップになるだろう。 そこで本研究では,標準的な回路レベルのノイズモデルの下で,論理マジック状態生成プロトコルをシミュレートするスケーラブルな手法を提案する。 コードスイッチング、マジックステート培養、マジックステート蒸留に基づくプロトコルに適用すると、複素多項式が生成される。 (i) qubits および qubits の数 (ii) ターゲットエンコードされたマジック状態の非安定化性(eg,stabilr rank, Pauli rank)。 これらのプロトコルの全ての回路レベルのパウリ誤差は、最後にクリフォード誤差に伝播する。 この性質は、パウリに四角い超越クリフォードを何度も測るものを含む、多くのプロトコルの族によって満足されている。 このような論理的クリフォード測度を用いて魔法の状態を準備する基礎的数値シミュレーションを提案する。 本研究は,資源集約型状態ベクトルシミュレーションや近似を使わずに,論理マジック状態生成プロトコルの実用的なシミュレーションを可能にする。

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