論文の概要: Classical simulation of a quantum circuit with noisy magic inputs

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10111v2
• Date: Mon, 19 Jan 2026 05:59:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-21 18:45:13.543188
• Title: Classical simulation of a quantum circuit with noisy magic inputs
• Title（参考訳）: ノイズ魔法入力による量子回路の古典シミュレーション
• Authors: Jiwon Heo, Sojeong Park, Changhun Oh,
• Abstract要約: 我々は,魔法資源のノイズが量子回路の古典的シミュラビリティに与える影響を特徴付ける。 提案手法では,入力されたマジックコンポーネントだけがノイズの多い資源中心のノイズモデルを採用し,ベースラインの状態,操作,測定は効率よくシミュレート可能なファミリーに属する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6287298138084187
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Magic states are essential for universal quantum computation and are widely viewed as a key source of quantum advantage, yet in realistic devices they are inevitably noisy. In this work, we characterize how noise on injected magic resources changes the classical simulability of quantum circuits and when it induces a transition from classically intractable behavior to efficient classical simulation. We adopt a resource-centric noise model in which only the injected magic components are noisy, while the baseline states, operations, and measurements belong to an efficiently simulable family. Within this setting, we develop an approximate classical sampling algorithm with controlled error and prove explicit noise-dependent conditions under which the algorithm runs in polynomial time. Our framework applies to both qubit circuits with Clifford baselines and fermionic circuits with matchgate baselines, covering representative noise channels such as dephasing and particle loss. We complement the analysis with numerical estimates of the simulation cost, providing concrete thresholds and runtime scaling across practically relevant parameter regimes.
• Abstract（参考訳）: マジックステートは普遍的な量子計算に必須であり、量子優位の重要な情報源として広く見なされているが、現実的なデバイスでは必然的にノイズが多い。 本研究では, 量子回路の古典的シミュラビリティが, 量子回路のノイズによって変化し, 古典的難易度から効率的な古典的シミュレーションへの遷移を誘導する場合を特徴付ける。 提案手法では,入力されたマジックコンポーネントだけがノイズの多い資源中心のノイズモデルを採用し,ベースラインの状態,操作,測定は効率よくシミュレート可能なファミリーに属する。 この設定の中で,制御誤差を持つ近似古典的サンプリングアルゴリズムを開発し,そのアルゴリズムが多項式時間で実行される明示的な雑音依存条件を証明した。 この枠組みはクリフォードベースラインを持つ量子ビット回路と、マッチゲートベースラインを持つフェルミオン回路の両方に適用され、デフォーカスや粒子損失などの代表的なノイズチャネルをカバーする。 シミュレーションコストの数値計算により解析を補完し、実際に関係するパラメーターレジームをまたいだ具体的なしきい値と実行時のスケーリングを提供する。

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