稳定子模拟理论的进一步改进:CSS保持稳定子电路的经典重写、稳定子操作的二次型展开及框架化隐变量模型

在量子信息处理领域,稳定器电路的模拟是一个被深入研究的问题,目前已发展出多种高度优化的算法。然而该研究团队认为,通过深入挖掘稳定器操作本身的理论结构,可进一步推动该领域的进展。 该团队重点研究了由Calderbank-Shor-Steane(CSS)保持型稳定器操作构成的子类电路,这类电路在基于CSS稳定器编码的容错计算中天然存在。通过基本电路变换技术,研究人员证明此类电路可精确重构为再现测量统计特性的经典概率电路。与通用稳定器电路不同,这种重构过程不会引入额外计算开销。 为阐释这种简化的本质机理,该工作引入了一般稳定器操作(克利福德信道)的标准二次型表示法。这种方法能有效描述稳定器操作的复合关系,从而实现对稳定器电路的模拟。其中CSS保持型操作对应纯线性形式,经过Walsh-Hadamard-Fourier变换后可导出非情境隐变量模型,这为上述电路重构提供了另一种证明途径。 最后,研究人员建立了多量子比特系统的参考系理论,通过二次型对参考系进行编码。这使得稳定器操作可表示为适当参考系下的概率映射。对于非CSS保持型稳定器电路,其计算开销源于参考系的动态调整过程——这本质上是语境性资源的体现。该框架为在动态演化准概率模型中模拟稳定器及近稳定器电路提供了全新的理论视角。

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提交arXiv: 2025-11-07 18:40

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