論文の概要: Non-Local Magic Resources for Fermionic Gaussian States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.27049v1
• Date: Wed, 29 Apr 2026 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-01 16:31:53.740961
• Title: Non-Local Magic Resources for Fermionic Gaussian States
• Title（参考訳）: フェルミオンガウス状態のための非局所魔法資源
• Authors: Daniele Iannotti, Beatrice Magni, Riccardo Cioli, Alioscia Hamma, Xhek Turkeshi,
• Abstract要約: 絡み合いと魔法は、量子多体システムの複雑さを捉える基本的なリソースである。 局所ガウスユニタリ上でのフェルミオンガウス状態の非局所安定化エントロピーに対する閉形式表現を提案する。 この枠組みを用いて、様々な物理レジームにまたがるフェルミオン非局所魔法を特徴づける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Entanglement and magic are fundamental resources that capture the complexity of quantum many-body systems. Non-local magic isolates the irreducible nonstabilizerness intrinsically tied to entanglement. However, evaluating this quantity generally requires a prohibitive minimization over the full Hilbert space, making it computationally inaccessible beyond a few qubits. Here, we overcome this bottleneck by suggesting a closed-form expression for the non-local stabilizer entropies of fermionic Gaussian states over local Gaussian unitaries, which can be evaluated in polynomial time directly from the eigenvalues of the reduced Majorana covariance matrix. We apply this framework to characterize fermionic non-local magic across diverse physical regimes: we derive an exact Page-like curve for typical random states, reveal logarithmic scaling at the quantum critical point of the XY model, and establish a quasiparticle picture for magic generation during out-of-equilibrium quantum quenches. Crucially, because our result relies solely on two-point correlation functions, it provides a scalable route for the experimental estimation of fermionic non-local magic in large-scale quantum processors via fermionic shadow tomography.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いと魔法は、量子多体システムの複雑さを捉える基本的なリソースである。 非局所魔法は、本質的に絡み合いに結びついている不可避の非安定化剤性を分離する。 しかし、この量を評価するには、一般にヒルベルト空間全体に対する禁制的な最小化が必要であり、数量子ビットを超えて計算的に到達できない。 ここで、このボトルネックを克服するために、縮小マヨラナ共分散行列の固有値から直接多項式時間で評価できる局所ガウス領域上のフェルミオンガウス状態の非局所安定化エントロピーに対する閉形式表現を提案する。 この枠組みを適用して、様々な物理レジームにまたがるフェルミオン非局所魔法を特徴づける: 典型的なランダム状態に対する正確なページ様曲線を導出し、XYモデルの量子臨界点における対数スケーリングを明らかにし、平衡外量子クエンチにおけるマジック生成のための準粒子図を作成する。 重要なことは、我々の結果は2点相関関数にのみ依存するため、フェルミオンシャドウトモグラフィーによる大規模量子プロセッサにおけるフェルミオン非局所魔法を実験的に推定するためのスケーラブルな経路を提供する。

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