量子科技中心_量科网

直接保真度估计（DFE）是估算目标纯态保真度的著名工具。然而，由于目标态的高魔法性（magic），该方法通常需要指数级数量的采样副本。该研究团队提出了一种在可行量子设备中可实现、兼具采样与门操作高效性的保真度估计算法。研究表明：对于接近相位态结构的纯态（这类态的样本高效DFE受限于其强纠缠性与魔法性），仅需使用𝒪(多项式(n))个采样副本及单个n量子比特扇出门即可完成保真度估计。当目标态转为相位态时，采样复杂度可降至𝒪(1)。这一突破性改进源于该方案中的关键步骤——相位剥离（phase stripping），该步骤能显著降低目标态的魔法性。此外，研究人员通过将设计相位剥离适配算法所需的复杂对角门资源转化为泡利测量的非线性经典后处理，从而仅需单个扇出门即可实现。作为非线性后处理的另一变体，该工作还提出了传统DFE方案的非线性扩展版本，在保持泡利测量作为唯一电路资源的同时，仍能确保相比DFE的采样量缩减。该成果有望通过显著降低受限门资源下的保真度估计采样开销，为建立抗噪声量子算法作出贡献，并最终揭示理解复杂物理特性所需资源开销与生成这些特性所需开销之间的根本差距。