带噪声魔法输入的量子电路经典模拟

“魔幻态”(magic states)是实现通用量子计算的关键要素,被普遍视为量子优势的核心来源。然而在实际设备中,这些态不可避免地会受到噪声影响。该工作系统研究了注入式魔幻资源中的噪声如何改变量子电路的经典可模拟性,并确定了噪声引发从经典难解行为向高效经典模拟转变的临界条件。 研究团队采用以资源为中心的噪声模型:仅注入的魔幻成分存在噪声,而基础态、操作和测量均属于可高效模拟的范畴。在此框架下,研究人员开发了具有可控误差的近似经典采样算法,并严格证明了该算法在多项式时间内运行的噪声依赖性条件。该框架不仅适用于采用克利福德基线的量子比特电路,也适用于采用匹配门基线的费米子电路,涵盖了退相位和粒子损失等典型噪声通道。 该团队通过数值模拟估算了不同参数区间下的仿真成本,给出了具体的噪声阈值和运行时标度规律,为实际应用场景提供了量化依据。
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提交arXiv: 2026-01-15 06:40

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