Abstraqt: analisi dei circuiti quantistici tramite la simulazione dello stabilizzatore astratto

Abstraqt: analisi dei circuiti quantistici tramite la simulazione dello stabilizzatore astratto

Timestamp: 20 novembre 2023 10:17 AM

Benjamin Bichsel, Anouk Paradis, Maximilian Baader e Martin Vechev

ETH Zurigo, Svizzera

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Astratto

La simulazione dello stabilizzatore può simulare in modo efficiente un'importante classe di circuiti quantistici costituiti esclusivamente da porte di Clifford. Tuttavia, tutte le estensioni esistenti di questa simulazione a circuiti quantistici arbitrari, comprese le porte non Clifford, soffrono di un tempo di esecuzione esponenziale.
Per affrontare questa sfida, presentiamo un nuovo approccio per la simulazione efficiente di stabilizzatori su circuiti quantistici arbitrari, a scapito della perdita di precisione. La nostra idea chiave è quella di comprimere una rappresentazione di somma esponenziale dello stato quantistico in un singolo addendo $astratto$ che copra (almeno) tutti gli addendi che si verificano. Ciò ci consente di introdurre un $textit{simulatore di stabilizzatore astratto}$ che manipola in modo efficiente addendi astratti $approssimando eccessivamente$ l'effetto delle operazioni del circuito comprese le porte di Clifford, le porte non di Clifford e le misurazioni (interne).
Abbiamo implementato il nostro simulatore astratto in uno strumento chiamato Abstraqt e dimostriamo sperimentalmente che Abstraqt può stabilire proprietà del circuito intrattabili per le tecniche esistenti.

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Immagine in primo piano: Abstraqt comprime una rappresentazione di somma esponenziale dello stato quantistico in un singolo addendo astratto.

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