费米子非高斯性的实际测试与验证

检测量子态何时离开可高效模拟的费米子高斯区域,是基准测试量子设备及认证费米子魔法资源的核心任务。该团队基于费米子反平坦度(FAF)——一种基于协方差矩阵的非高斯性度量,开发了实用的测试与见证方法。对于 \(n\) 量子比特态,该团队通过两种互补协议估计FAF:双副本贝尔测量,以及基于马约拉纳双线性可交换匹配的单副本方案。这些方案生成的测试器能够区分纯高斯态与距离高斯集合 \(ε\) 远的态,分别使用 \(O(n^2/ε^2)\) 次双副本贝尔测量或 \(O(n^3/ε^4)\) 次单副本测量,在 \(n\) 与 \(ε\) 的依赖关系上均改进了现有技术水平。对于混合态,该团队引入了一种经纯度修正的FAF见证,可认证非高斯性且对噪声高度鲁棒。利用该见证,该团队在IQM量子计算机上演示了噪声既能降低也能增强非高斯性。最后,通过考察伪非高斯性,该团队表明伪随机态生成的密码学任务需要大量费米子非高斯性。这些结果共同为检测、见证和量化非高斯费米子资源提供了实验上可获取的工具。
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提交arXiv: 2026-05-25 18:00

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