Abstrak: Analisis Rangkaian Kuantum Melalui Simulasi Penstabil Abstrak

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Benjamin Bichsel, Anouk Paradis, Maximilian Baader, dan Martin Vechev

ETH Zurich, Swiss

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Simulasi penstabil dapat secara efisien mensimulasikan kelas penting rangkaian kuantum yang hanya terdiri dari gerbang Clifford. Namun, semua perluasan simulasi ini ke sirkuit kuantum sembarang termasuk gerbang non-Clifford mengalami runtime eksponensial.
Untuk mengatasi tantangan ini, kami menyajikan pendekatan baru untuk simulasi stabilisator yang efisien pada sirkuit kuantum sewenang-wenang, dengan mengorbankan presisi yang hilang. Ide utama kami adalah mengompresi representasi jumlah eksponensial keadaan kuantum menjadi satu ringkasan $abstrak$ yang mencakup (setidaknya) semua ringkasan yang terjadi. Hal ini memungkinkan kami untuk memperkenalkan $textit{abstract stabilizer simulator}$ yang secara efisien memanipulasi penjumlahan abstrak dengan $memperkirakan secara berlebihan$ efek operasi rangkaian termasuk gerbang Clifford, gerbang non-Clifford, dan pengukuran (internal).
Kami mengimplementasikan simulator abstrak kami dalam alat yang disebut Abstraqt dan secara eksperimental menunjukkan bahwa Abstraqt dapat membuat properti sirkuit yang tidak dapat diterapkan pada teknik yang ada.

Gambar unggulan: Abstraqt memampatkan representasi jumlah eksponensial keadaan kuantum menjadi satu ringkasan abstrak.

► data BibTeX

@article{Bichsel2023abstraqtanalisisof, doi = {10.22331/q-2023-11-20-1185}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-11-20-1185}, title = {Abstraqt: {A}analisis sirkuit {Q}uantum {C} melalui {A}bstrak {S}tabilizer {S}imulasi}, penulis = {Bichsel, Benjamin dan Paradis, Anouk dan Baader, Maximilian dan Vechev, Martin}, jurnal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, penerbit = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, halaman = {1185}, bulan = November, tahun = {2023} }

► Referensi

[1] Daniel Gottesman. “Representasi Heisenberg dari Komputer Kuantum”. Laporan Teknis arXiv:quant-ph/9807006. arXiv (1998).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/9807006
arXiv: quant-ph / 9807006

[2] Scott Aaronson dan Daniel Gottesman. “Peningkatan Simulasi Rangkaian Stabilizer”. Tinjauan Fisik A 70, 052328 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052328

[3] Robert Rand, Aarthi Sundaram, Kartik Singhal, dan Brad Lackey. “Memperluas tipe gottesman di luar grup clifford”. Dalam Lokakarya Internasional Kedua tentang Bahasa Pemrograman untuk Komputasi Kuantum (PLanQC 2021). (2021). url: https://pldi21.sigplan.org/details/planqc-2021-papers/9/Extending-Gottesman-Types-Beyond-the-Clifford-Group.
https://pldi21.sigplan.org/details/planqc-2021-papers/9/Extending-Gottesman-Types-Beyond-the-Clifford-Group

[4] Aleks Kissinger dan John van de Wetering. "Mensimulasikan sirkuit kuantum dengan dekomposisi stabilizer tereduksi kalkulus ZX". Sains dan Teknologi Kuantum 7, 044001 (2022).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ac5d20

[5] Sergey Bravyi, Dan Browne, Padraic Calpin, Earl Campbell, David Gosset, dan Mark Howard. “Simulasi rangkaian kuantum dengan dekomposisi stabilizer tingkat rendah”. Kuantum 3, 181 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-09-02-181

[6] Hakop Pashayan, Oliver Reardon-Smith, Kamil Korzekwa, dan Stephen D. Bartlett. “Estimasi cepat probabilitas hasil untuk sirkuit kuantum”. PRX Kuantum 3, 020361 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020361

[7] “Simulasi klasik rangkaian kuantum dengan dekomposisi penstabil parsial dan grafis”. Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum untuk Informatik (2022).
https:///doi.org/10.4230/LIPICS.TQC.2022.5

[8] Patrick Cousot dan Radhia Cousot. “Interpretasi Abstrak: Model Kisi Terpadu untuk Analisis Statis Program dengan Konstruksi atau Perkiraan Titik Perbaikan”. Dalam Prosiding Simposium ACM SIGACT-SIGPLAN ke-4 tentang Prinsip-Prinsip Bahasa Pemrograman. Halaman 238–252. POPL '77New York, NY, AS (1977). ACM.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 512950.512973

[9] Patrick Cousot dan Radhia Cousot. “Kerangka Interpretasi Abstrak”. Jurnal logika dan komputasi 2, 511–547 (1992).
https://doi.org/10.1093/logcom/2.4.511

[10] Bruno Blanchet, Patrick Cousot, Radhia Cousot, Jérome Feret, Laurent Mauborgne, Antoine Miné, David Monniaux, dan Xavier Rival. “Penganalisis statis untuk perangkat lunak besar yang penting bagi keselamatan”. Pemberitahuan ACM SIGPLAN 38, 196–207 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 780822.781153

[11] Francesco Logozzo dan Manuel Fähndrich. “Pentagons: Domain abstrak relasional lemah untuk validasi akses array yang efisien”. Ilmu Pemrograman Komputer 75, 796–807 (2010).
https:///doi.org/10.1016/j.scico.2009.04.004

[12] Timon Gehr, Matthew Mirman, Dana Drachsler-Cohen, Petar Tsankov, Swarat Chaudhuri, dan Martin Vechev. “AI2: Sertifikasi Keamanan dan Kekokohan Jaringan Neural dengan Interpretasi Abstrak”. Pada Simposium IEEE 2018 tentang Keamanan dan Privasi (SP). Halaman 3–18. San Fransisco, California (2018). IEEE.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SP.2018.00058

[13] Michael A. Nielsen dan Isaac L. Chuang. “Komputasi kuantum dan informasi kuantum: edisi peringatan 10 tahun”. Pers Universitas Cambridge. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[14] Gadi Aleksandrowicz, Thomas Alexander, Panagiotis Barkoutsos, Luciano Bello, Yael Ben-Haim, David Bucher, Francisco Jose Cabrera-Hernández, Jorge Carballo-Franquis, Adrian Chen, Chun-Fu Chen, Jerry M. Chow, Antonio D. Córcoles-Gonzales , Abigail J. Cross, Andrew Cross, Juan Cruz-Benito, Chris Culver, Salvador De La Puente González, Enrique De La Torre, Delton Ding, Eugene Dumitrescu, Ivan Duran, Pieter Eendebak, Mark Everitt, Ismael Faro Sertage, Albert Frisch, Andreas Fuhrer, Jay Gambetta, Borja Godoy Gago, Juan Gomez-Mosquera, Donny Greenberg, Ikko Hamamura, Vojtech Havlicek, Joe Hellmers, Łukasz Herok, Hiroshi Horii, Shaohan Hu, Takashi Imamichi, Toshinari Itoko, Ali Javadi-Abhari, Naoki Kanazawa, Anton Karazeev, Kevin Krsulich, Peng Liu, Yang Luh, Yunho Maeng, Manoel Marques, Francisco Jose Martín-Fernández, Douglas T. McClure, David McKay, Srujan Meesala, Antonio Mezzacapo, Nikolaj Moll, Diego Moreda Rodríguez, Giacomo Nannicini, Paul Nation , Pauline Ollitrault, Lee James O'Riordan, Hanhee Paik, Jesús Pérez, Anna Phan, Marco Pistoia, Viktor Prutyanov, Max Reuter, Julia Rice, Abdón Rodríguez Davila, Raymond Harry Putra Rudy, Mingi Ryu, Ninad Sathaye, Chris Schnabel, Eddie Schoute, Kanav Setia, Yunong Shi, Adenilton Silva, Yukio Siraichi, Seyon Sivarajah, John A. Smolin, Mathias Soeken, Hitomi Takahashi, Ivano Tavernelli, Charles Taylor, Pete Taylour, Kenso Trabing, Matthew Treinish, Wes Turner, Desiree Vogt-Lee , Christophe Vuillot, Jonathan A. Wildstrom, Jessica Wilson, Erick Winston, Christopher Wood, Stephen Wood, Stefan Wörner, Ismail Yunus Akhalwaya, dan Christa Zoufal. “Qiskit: Kerangka kerja sumber terbuka untuk komputasi kuantum” (2019).

[15] Charles R. Harris, K. Jarrod Millman, Stéfan J. van der Walt, Ralf Gommers, Pauli Virtanen, David Cournapeau, Eric Wieser, Julian Taylor, Sebastian Berg, Nathaniel J. Smith, Robert Kern, Matti Picus, Stephan Hoyer, Marten H. van Kerkwijk, Matthew Brett, Allan Haldane, Jaime Fernández del Río, Mark Wiebe, Pearu Peterson, Pierre Gérard-Marchant, Kevin Sheppard, Tyler Reddy, Warren Weckesser, Hameer Abbasi, Christoph Gohlke, and Travis E. Oliphant. “Pemrograman array dengan NumPy”. Alam 585, 357–362 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2649-2

[16] Siu Kwan Lam, Antoine Pitrou, dan Stanley Seibert. “Numba: kompiler Python JIT berbasis LLVM”. Dalam Prosiding Workshop Kedua Infrastruktur LLVM Compiler di HPC. Halaman 1–6. LLVM '15New York, NY, AS (2015). Asosiasi Mesin Komputasi.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2833157.2833162

[17] Craig Gidney. "Stim: simulator sirkuit penstabil cepat". Kuantum 5, 497 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-07-06-497

[18] Henry S.Warren. “Kegembiraan peretas”. Addison-Wesley Profesional. (2012). edisi ke-2.
https: / / doi.org/ 10.5555 / 2462741

[19] Aleks Kissinger dan John van de Wetering. “PyZX: Penalaran Diagram Otomatis Skala Besar”. Dalam Bob Coecke dan Matthew Leifer, editor, Proceedings 16th International Conference on Quantum Physics and Logic, Chapman University, Orange, CA, USA., 10-14 Juni 2019. Volume 318 of Electronic Proceedings in Theoretical Computer Science, halaman 229–241. Asosiasi Penerbitan Terbuka (2020).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.318.14

[20] Matius Amy. “Menuju Verifikasi Fungsional Skala Besar dari Sirkuit Kuantum Universal”. Prosiding Elektronik dalam Ilmu Komputer Teoritis 287, 1–21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.1

[21] Nengkun Yu dan Jens Palsberg. “Interpretasi abstrak kuantum”. Dalam Prosiding Konferensi Internasional ACM SIGPLAN ke-42 tentang Desain dan Implementasi Bahasa Pemrograman. Halaman 542–558. PLDI 2021New York, NY, AS (2021). Asosiasi Mesin Komputasi.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3453483.3454061

[22] Antoine Mine. “Domain Abstrak Numerik Relasional Lemah”. Tesis PhD (2004). url: https:///www-apr.lip6.fr/mine/these/these-color.pdf.
https://www-apr.lip6.fr/~mine/these/these-color.pdf

[23] Simon Perdrix. “Analisis Keterikatan Kuantum Berdasarkan Interpretasi Abstrak”. Dalam Prosiding Simposium Internasional ke-15 tentang Analisis Statis. Halaman 270–282. SAS '08Berlin, Heidelberg (2008). Springer-Verlag.
https://doi.org/10.1007/978-3-540-69166-2_18

[24] Kentaro Honda. “Analisis Keterikatan Kuantum dalam Program Kuantum menggunakan Formalisme Penstabil”. Prosiding Elektronik dalam Ilmu Komputer Teoritis 195 (2015).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.195.19

[25] Kesha Hietala, Robert Rand, Shih-Han Hung, Liyi Li, dan Michael Hicks. “Membuktikan Program Kuantum Benar”. Prosiding Internasional Leibniz di bidang Informatika (LIPIcs) 193, 21:1–21:19 (2021).
https:///doi.org/10.4230/LIPIcs.ITP.2021.21

[26] Christophe Chareton, Sébastien Bardin, François Bobot, Valentin Perrelle, dan Benoît Valiron. “Kerangka kerja verifikasi deduktif otomatis untuk program kuantum pembangunan sirkuit”. Dalam Bahasa dan Sistem Pemrograman. Halaman 148–177. Penerbitan Internasional Springer (2021).
https://doi.org/10.1007/978-3-030-72019-3_6

[27] Mingsheng Ying, Shenggang Ying, dan Xiaodi Wu. “Invarian program kuantum: Karakterisasi dan generasi”. SIGPLAN Tidak. 52, 818–832 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3093333.3009840

Dikutip oleh

Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2023-11-20 15:19:03: Tidak dapat mengambil data yang dikutip untuk 10.22331 / q-2023-11-20-1185 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini. Di SAO / NASA ADS tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2023-11-20 15:19:04).

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
Sumber: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-11-20-1185/

Stempel Waktu: November 20, 2023

Stempel Waktu: April 27, 2023

Abstrak: Analisis Rangkaian Kuantum melalui Simulasi Penstabil Abstrak

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Abstrak

► data BibTeX

► Referensi

Dikutip oleh

Lebih dari Jurnal Kuantum

Termometri kuantum kritis dan kelayakannya dalam sistem putaran

Dataran tandus dalam pengoptimalan jaringan tensor kuantum

Quantum Optimal Control melalui Diferensiasi Semi-Otomatis

Estimasi Fase Variasi dengan Variational Fast Forwarding

Keuntungan komputasi praktis dari sakelar kuantum pada keluarga masalah janji yang digeneralisasikan

Keterikatan Gravitasi yang Ditingkatkan melalui Optomekanik Termodulasi

Menghindari hambatan simetri dan meminimalkan overhead pengukuran pemecah eigen kuantum variasional adaptif

Keterikatan fotonik selama penerbangan zero-g

Pelatihan Quantum Malas

Tentang Kami

Pencarian Vertikal & Ai

Platform

Tetap Berhubung

Akun