論文の概要: Magic Gate Teleportation: Structure, Useful Resource States, and Simpler Feedforward

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08508v1
• Date: Thu, 09 Jul 2026 14:03:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-10 14:45:27.557273
• Title: Magic Gate Teleportation: Structure, Useful Resource States, and Simpler Feedforward
• Title（参考訳）: Magic Gate Teleportation: 構造、有用なリソース状態、よりシンプルなフィードフォワード
• Abstract要約: 我々は、任意の入力状態に非クリフォードゲートを実装する量子ゲートテレポーテーションプロトコルの理論を開発する。 フィードフォワード演算子がパウリ演算子によって実装できる条件を特定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.683145133940975
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum gate teleportation is a key technique in fault-tolerant quantum computation that uses resource states to implement logical gates. Here, we develop a theory of quantum gate teleportation protocols that implement non-Clifford gates on arbitrary input states without revealing any information about them; we refer to these protocols as magic gate teleportation (MGT). We uncover a hidden structure within MGT -- after backpropagating the Pauli measurements, MGT protocols can be viewed as encoding the input state into a stabilizer code heralded by the measurement outcomes, followed by a logical non-Clifford gate. Using this structure, we construct MGT protocols for any resource state obtained by applying commuting Pauli rotations to a stabilizer state, and provide an efficient algorithm for synthesizing their circuit implementations. Conversely, we prove that useful resource states for MGT, i.e., states that can be used for non-Clifford gates through MGT protocols, are necessarily Clifford-equivalent to diagonal states; in particular, the output state distilled from the $[\![5, 1, 3]\!]$ protocol is not useful for MGT. Finally, we identify conditions under which the feedforward operators can be implemented by Pauli operators, shedding light on the paradigm of algorithmic fault tolerance and simplifying the feedforward operations needed for quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 量子ゲートテレポーテーション(quantum gate teleportation)は、リソース状態を用いて論理ゲートを実装するフォールトトレラント量子計算において重要な技術である。 ここでは、任意の入力状態に非クリフォードゲートを実装する量子ゲートテレポーテーションプロトコルの理論を開発し、これらのプロトコルをマジックゲートテレポーテーション(MGT)と呼ぶ。 パウリ測度を逆伝播させた後、MGTプロトコルは、測定結果に代表される安定化器符号に入力状態を符号化し、論理的非クリフォードゲートを伴って、MGT内部の隠れ構造を明らかにする。 この構造を用いて、通勤パウリ回転を安定化状態に適用した資源状態に対してMGTプロトコルを構築し、その回路実装を効率的に合成するアルゴリズムを提供する。 逆に、MGTの有用な資源状態、すなわちMGTプロトコルを介して非クリフォードゲートに使用できる状態は、必ずしもクリフォードと同等の対角状態であり、特に$[\!]から蒸留された出力状態であることを示す。 5, 1, 3]\! プロトコルはMGTには役に立たない。 最後に,Pauli演算子によってフィードフォワード演算子を実装可能な条件を特定し,アルゴリズム的フォールトトレランスのパラダイムに光を当て,量子コンピューティングに必要なフィードフォワード演算を単純化する。

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