XP スタビライザー形式: 任意フェーズによるパウリ スタビライザー形式の一般化

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マーク・A・ウェブスター1,2、ベンジャミン・J・ブラウン1,3、およびスティーブン・D・バートレット1

1Center for Engineered Quantum Systems, School of Physics, University of Sydney, Sydney, NSW 2006, オーストラリア
2Sydney Quantum Academy、シドニー、ニューサウスウェールズ州、オーストラリア
3ニールス ボーア国際アカデミー、ニールス ボーア研究所、Blegdamsvej 17、コペンハーゲン大学、2100 コペンハーゲン、デンマーク

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抽象

ある整数 $N$ に対して $Z$ 軸の周りの分数 $2pi/N$ 回転を含むパウリ スタビライザー形式への拡張を提案します。 結果として得られる一般化されたスタビライザー形式 (XP スタビライザー形式と呼ばれる) により、より広い範囲の状態とコードスペースを表すことができます。 形式で発生する状態を説明し、XP スタビライザーの状態と「重み付けされたハイパーグラフの状態」の間の等価性 (ハイパーグラフと重み付けされたグラフの状態の両方の一般化) を示します。 XP 演算子の任意のセットが与えられた場合、XP コードのコード空間と論理演算子を決定するためのアルゴリズムを提示します。 最後に、XP コード上の XP 演算子の測定を古典的にシミュレートできるかどうかを検討します。

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パウリの安定化定式化により、特定の量子状態を効率的に記述することができます。 状態を記述するために、Pauli $X$、$Y$、および $Z$ 演算子の文字列である「スタビライザー ジェネレーター」のリストを指定します。 $X$、$Y$、および $Z$ 演算子は、ブロッホ球の $X$、$Y$、および $Z$ 軸を中心とした半回転と考えることができます。 スタビライザー ジェネレーターは量子コードを定義し、状態そのものではなく、スタビライザー ジェネレーターを操作することで、さまざまな計算を効率的に実行できます。

私たちの作業では、Z 軸を中心とした $1/N$ 回転である $P$ 演算子を定義することにより、パウリ スタビライザー形式を拡張します。 $X$ 演算子と $P$ 演算子からスタビライザー ジェネレーターを作成できます。 これにより、はるかに広い範囲の状態を記述することができます。 パウリのスタビライザー形式から多くのアルゴリズムを一般化します。 パウリのスタビライザー形式とは異なり、XP コードの操作は常に古典的にシミュレートできるとは限りません。たとえば、コード空間での任意の XP 演算子の測定などです。 XP の形式化により、スタビライザー コードのより広い範囲のフォールト トレラントな論理演算子を識別することができます。これには、普遍的な量子計算を実現する上で重要な横断的な非クリフォード論理演算子が含まれます。

►BibTeXデータ

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