魔法增强克利福德电路的设计
该研究团队提出了一种“魔法增强克利福德电路”——通过在克利福德电路前后引入恒定深度的非克利福德(“魔法”)门电路——作为实现近似k设计的资源高效方案,显著降低了电路深度和魔法门用量。该工作证明:当浅层克利福德电路与恒定深度的魔法门电路结合时,能以ε相对误差生成近似酉算子和态k设计。对于N量子比特系统,一维架构的总电路深度为O(log(N/ε))+2^{O(k log k)},而全连通辅助量子比特架构仅需O(log log(N/ε))+2^{O(k log k)},这显著改进了此前针对k≥4小参数的结果。特别值得注意的是,该团队构建的相对误差态k设计仅涉及严格局域魔法态。当考虑有界加性误差的k设计时,所需魔法门数量可参数化减少。例如,研究表明:浅层克利福德电路配合O(k²)个与系统规模无关的单量子比特魔法门,即可生成加性误差态k设计。该工作还建立了对应随机电路架构的经典统计力学描述,定量解析了加性误差态k设计所需的深度与魔法门数量。同时,研究人员证明了多种架构无法实现有界相对误差设计的“不可行定理”。
