多胞形

稳定剂状态和晶格

本论文由两部分组成：第一部分讨论稳定器状态及其凸包（稳定器多胞形）的性质。稳定器状态、泡利测量和克利福德幺正体是稳定器形式主义的三个基石，其计算能力受到 Gottesman-Knill 定理的限制。该模型通常通过魔法状态丰富，以获得量子计算的通用模型，称为魔法状态量子计算 (QCM)。本论文的第一部分将从三个不同的角度研究稳定器状态在 QCM 中的作用。第一个考虑的量是稳定器程度，它提供了一种测量量子态的非稳定性或魔法的工具。它为每个状态分配一个量，粗略地测量需要多少个稳定器状态来近似该状态。已经证明，当所考虑的状态是其组件最多由三个量子位组成的乘积状态时，该程度在采用张量积的情况下是乘法的。在第 2 章中，我们将证明此属性并不普遍成立，更准确地说，稳定器范围是严格乘积的。我们根据稳定器状态的一般属性得出此结果。非正式地，我们的结果表明，当字典大小在维度上呈亚指数增长时，不应期望字典在进行张量积时是乘法的。在第 3 章中，我们从资源理论的角度考虑 QCM。魔法的资源理论基于两种类型的量子通道，即完全稳定器保留映射和稳定器操作。这两类都具有无法生成额外魔法资源的属性。我们将证明这两类量子通道并不重合，具体而言，稳定器操作是完全稳定器保留通道集的严格子集。这可能会导致某些通常