Identifying quantum resources in encoded computations

doi:10.1038/s41534-026-01263-6

Identifying quantum resources in encoded computations

2026-05-29

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AI

DOI：10.1038/s41534-026-01263-6

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表征量子计算优势的起源实质上在于识别区分量子计算机与其经典对应物的基本属性或量子资源。然而，容错计算需要纠错码将逻辑信息编码到更大的物理量子系统中。这使得资源识别任务更加困难，因为从逻辑和物理角度看何为资源可能存在显著差异。本文介绍了一个框架，用于在一般情况下正确识别编码计算中的量子资源。对于给定的量子码，我们的构造提供了一个Wigner函数，该函数说明码空间的对称性如何包含在物理空间的对称性中，从而产生一个能够描述任何物理状态（无论是码空间内还是码空间外）逻辑内容的对象。我们通过奇数维qudit的Gottesman–Kitaev–Preskill编码来说明我们的通用构造。所得的Wigner函数（我们称之为Zak–Gross Wigner函数）通过其相空间负性被证明能够正确识别量子资源。例如，它对编码的稳定子状态为正，对玻色子真空为负。我们进一步证明，其负性为状态的逻辑内容提供了一种魔法度量，并且其边缘分布是与共轭Zak补丁相关的模态测量分布。

Keyword:

Quantum resources

encoded computations

Wigner function

quantum advantage

phase-space negativity

Identifying quantum resources in encoded computations

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