Quantifying the magic resources of quantum channels via the discrete Wigner functions

作为量子计算中不可或缺的资源, 魔态资源(magic resources)在容错量子计算中发挥着至关重要的作用, 因此关于魔态资源的量化与应用研究引起人们广泛的关注. 在本文中, 通过研究量子信道的Choi矩阵以及其离散的Wigner函数, 我们提出了一种量子信道魔态资源的量化指标. 该度量可直接计算, 不仅如此, 它还具有若干优良性质, 因此可以合理刻画量子信道的魔态资源. 通过对特殊量子信道进行计算, 我们建立了该度量与现有的一些量化指标之间的联系. 具体而言, 对于素数维量子系统中的退相位信道(dephasing channels), 该魔态资源度量与已有的两种量子信道产生魔态资源的能力度量之间存在解析关联. 此外, 我们还将该度量与两个近期提出的信道魔态资源度量进行了对比分析, 结果揭示这些量化指标之间存在着密切的联系和微妙的差异.