論文の概要: Comparing magic state cultivation methods using matrix product states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19116v1
- Date: Wed, 16 Sep 2026 17:41:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-20 08:55:53.924383
- Title: Comparing magic state cultivation methods using matrix product states
- Title（参考訳）: マトリックス生成物を用いたマジックステート栽培法の比較
- Abstract要約: マジックステート栽培は、予想される低時空コストで高忠実なマジック状態を作成する。
我々は,2種類の交雑栽培方式の正確な性能を計算するために,MPS(Matrix-product state)に基づく手法を用いている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Magic state cultivation prepares high-fidelity magic states at low expected space-time costs; however, the exact performance of some schemes is unsettled due to the difficulty in simulating non-Clifford circuits. Here, we use matrix-product states (MPS) based methods to compute the exact performance of two types of fold-transversal cultivation schemes: (i) the Sahay et al method based on the regular surface code S gate, and (ii) a method we propose based on a partially fault-tolerant fold-transversal S gate. We show that for the former protocol at $d=5$, the $|T\rangle$ output reaches similar logical error rates to the $|S\rangle$ output, traditionally used as a cheap full Clifford proxy. This contrasts with the $\sim10\times$ discrepancy reported for the $d=5$ colour-code scheme of Gidney et al. We also find that our new $d=5$ scheme has $\sim1.3\times$ lower expected space-time cost while still reaching $10^{-9}$ logical error rate. We show that MPS and Clifford-augmented MPS (CAMPS) perform on par with or even better than the recently introduced near-Clifford simulator Clifft on the hardest $d=5$ regular surface code scheme. Additionally, to speed up simulation, we propose a new pre-screening method based on simple Pauli propagation, lowering by up to three orders of magnitude the required number of exact simulations, and use several simulator-agnostic sampling methods such as subset sampling.
- Abstract（参考訳）: マジックステート栽培は、低期待の時空コストで高忠実なマジック状態を作成するが、非クリフォード回路のシミュレーションが困難であるため、いくつかのスキームの正確な性能は不安定である。
ここでは, マトリックス生産状態(MPS)に基づく2種類の交配栽培方式の正確な性能の計算を行う。
(i)正表面符号Sゲートに基づく Sahay et al 法及び
(II) 一部耐故障性を有する折り畳み形Sゲートに基づく手法を提案する。
従来の$d=5$のプロトコルでは、$|T\rangle$出力は$|S\rangle$出力と同じような論理的エラー率に達し、伝統的に安価でフルなCliffordプロキシとして使われてきた。
これは、Gidneyらの$d=5$カラーコードスキームで報告された$\sim10\times$の相違とは対照的である。
我々は,MPS と CAMPS が最近導入された近クリフォードシミュレータ Clifft と同等以上の性能を示すことを示す。
さらに,シミュレーションを高速化するために,単純なパウリ伝搬に基づく新しい事前スクリーニング手法を提案し,必要な正確なシミュレーション回数を最大3桁減らし,サブセットサンプリングなどのシミュレータ非依存サンプリング手法を用いる。
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