魔法状态蒸馏法

魔法状态蒸馏法是一个吸收多个噪声量子态并输出较少数量的更可靠量子态的过程。它被许多专家认为是实现容错量子计算的领 先建议之一。

魔法状态蒸馏法也被用来论证量子情境性可能是负责量子计算机力量的神奇成分。

魔法状态蒸馏法是由EmanuelKnill在2004年首次提出的。SergeyBravyi和AlexeiKitaev在2004年给出了一个有详细分析的相关提议。

由于Gottesman-Knill定理，我们知道一些量子操作（克利福德代数中的操作）可以在概率论的经典计算机上以多项式时间完美模拟。

为了实现普遍的量子计算，量子计算机必须能够执行这个集合之外的操作。魔法状态的提炼在原则上实现了这一点，它将由混合状态表示的不完美资源的效用集中到有利于执行难以经典模拟的操作的状态中。

人们提出了各种具有不同优势的量子比特魔幻状态蒸馏程序和量子比特的蒸馏程序。

克利福德群由一组n{displaystylen}-闸门{H,S,CNOT}产生的量子位操作（其中H是Hadamard，S是{displaystyle{begin{bmatrix}1&0&iend{bmatrix}}})称为克利福德门。克利福德组产生的稳定器状态可以有效地进行经典模拟，正如戈特斯曼-克尼尔定理所显示的。这组具有非克利福德操作的门对于量子计算是通用的。

魔法状态是由{displaystylerho}中的n个副本提纯。.这些状态通常通过一个理事会提供给电路。一个神奇的状态为{displaystyleβ=arccos{left({frac{1}{sqrt{3}}}{right)}..通过将魔法状态的（副本）与克利福德门相结合，可以用来制作一个非克利福德门。

由于克利福德门与非克利福德门的结合对于量子计算来说是通用的，所以魔法状态与克利福德门的结合也是通用的。蒸馏|M〉的净化算法第 一个魔法状态蒸馏算法是由SergeyBravyi和AlexeiKitaev发明的，其算法如下。输入。准备5个不完美的状态。输出。一个具有小错误概率的几乎纯净的状态。重复应用五比特纠错码的解码操作，并测量综合征。

如果测量的综合征是{displaystyle|00000rangle}，则蒸馏尝试成功。则蒸馏尝试成功。否则摆脱产生的状态并重新启动算法。直到状态被蒸馏到所需的纯度。