論文の概要: Magic-Free Certification of Logical Error Rates in Universal Fault-Tolerant Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.16401v1
• Date: Mon, 12 Oct 2026 08:40:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-18 23:23:51.184461
• Title: Magic-Free Certification of Logical Error Rates in Universal Fault-Tolerant Circuits
• Title（参考訳）: ユニバーサルフォールトトレラント回路における論理誤差率のマジックフリー証明
• Abstract要約: 本稿では,魔法を使わない万能耐故障回路の認証プロトコルを提案する。 プロトコルはコードとデコーダに依存しず、同じデバイス上のターゲット回路とインターリーブされ、線形に成長するサンプル複雑性を持つ。 このプロトコルは、マジック状態注入ガジェットと量子フーリエ変換のステレオコードシミュレーションで説明される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: As quantum hardware enters the fault-tolerant regime, algorithms are beginning to be executed on encoded qubits, yet scalable certification of how well they run remains an open problem. Here we introduce magic-free certification, a certification protocol for universal fault-tolerant circuits that consumes no magic, the resource that generally places them beyond efficient classical simulation and is by far the most expensive element of a fault-tolerant computation. The protocol is code- and decoder-agnostic, runs interleaved with the target circuit on the same device, and has a sample complexity that grows linearly with the number of logical qubits and non-Clifford gates while remaining decoupled from the logical error rate itself. Given a predefined error tolerance $p_L^*$, the protocol determines at a chosen confidence level whether the device executes the target circuit at a logical error rate below $p_L^*$. The method relies on trap circuits, copies of the target with every magic state replaced by a stabilizer state, whose outcomes are deterministic and which, being indistinguishable from the target to stochastic Pauli noise, fail at the same rate. We illustrate the protocol in Steane-code simulations of a magic state injection gadget and a quantum Fourier transform.
• Abstract（参考訳）: 量子ハードウェアがフォールトトレラントの体制に入るにつれ、アルゴリズムは符号化された量子ビット上で実行され始めています。 ここでは、マジックを使わない普遍的なフォールトトレラント回路の認証プロトコルであるマジックフリー認証を導入する。 プロトコルはコードとデコーダに依存しず、同じデバイス上でターゲット回路とインターリーブされ、論理的なクビット数や非クリフォードゲートの数と線形に増加するサンプル複雑性を持つ。 予め定義されたエラー耐性$p_L^*$が与えられた場合、このプロトコルは選択された信頼度レベルで、ターゲット回路を$p_L^*$以下の論理エラーレートで実行するか否かを判定する。 この方法はトラップ回路に依存しており、全てのマジック状態のターゲットのコピーは安定状態に置き換えられ、その結果が決定論的であり、ターゲットから確率的なパウリノイズに区別できないものは同じ速度で失敗する。 このプロトコルは、マジック状態注入ガジェットと量子フーリエ変換のステレオコードシミュレーションで説明される。

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