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随机量子态在量子信息科学中具有多种应用，包括量子密码学、量子模拟和量子器件基准测试。该工作发现了一种新型量子态系综，这类态既能实现ε近似t-design态，又具有极低的纠缠度、魔幻性和相干性。研究证明这些资源消耗可达到理论下界Ω(log(t/ε))（该团队同时给出了严格证明），这意味着当t和ε固定时，资源消耗不会随系统规模增长，即相对于系统总量子比特数n保持O(1)量级。 该研究还明确构建了一种无需辅助量子比特的浅层量子电路用于生成此类态。为此，研究人员开发了一种算法，通过多控门操作序列将k量子比特的近似态设计转化为n量子比特设计，且不增加支撑集规模。这种量子电路的深度为O(t[logt]³lognlog(1/ε))，是目前无辅助量子比特方案中最高效的实现。该工作提出的浅层量子电路可降低经典模拟随机量子态的成本，为量子信息处理任务带来潜在应用。 作为算法实用性的具体例证，该团队提出采用O(1)纠缠估计器的经典阴影层析方案，与传统方案相比可实现更短运行时间。