אבסטרקט: ניתוח מעגלים קוונטיים באמצעות סימולציית מייצב מופשטת

אבסטרקט: ניתוח מעגלים קוונטיים באמצעות סימולציית מייצב מופשטת

בנג'מין ביכסל, אנוק פרדיס, מקסימיליאן באדר ומרטין וצ'ב

ETH ציריך, שוויץ

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

הדמיית מייצב יכולה לדמות ביעילות מחלקה חשובה של מעגלים קוונטיים המורכבים אך ורק משערי קליפורד. עם זאת, כל ההרחבות הקיימות של סימולציה זו למעגלים קוונטיים שרירותיים כולל שערים שאינם של קליפורד סובלים מזמן ריצה אקספוננציאלי.
כדי להתמודד עם אתגר זה, אנו מציגים גישה חדשה להדמיית מייצב יעילה על מעגלים קוונטיים שרירותיים, במחיר של אובדן דיוק. הרעיון המרכזי שלנו הוא לדחוס ייצוג סכום אקספוננציאלי של המצב הקוונטי לסיכום $abstract$ יחיד המכסה (לפחות) את כל הסיכומים המתרחשים. זה מאפשר לנו להציג $textit{סימולטור מייצב מופשט}$ המבצע מניפולציה יעילה של סיכומים מופשטים על ידי $קירוב יתר של ההשפעה של פעולות מעגל כולל שערי קליפורד, שערים שאינם של קליפורד ומדידות (פנימיות).
יישמנו את הסימולטור המופשט שלנו בכלי שנקרא Abstraqt והדגמנו באופן ניסיוני ש- Abstraqt יכול לבסס תכונות מעגל בלתי ניתנות לפתרון עבור טכניקות קיימות.

► נתוני BibTeX

► הפניות

[1] דניאל גוטסמן. "הייצוג של הייזנברג של מחשבים קוונטיים". דוח טכני arXiv:quant-ph/​9807006. arXiv (1998).
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​9807006
arXiv: quant-ph / 9807006

[2] סקוט אהרונסון ודניאל גוטסמן. "סימולציה משופרת של מעגלי מייצב". סקירה פיזית א 70, 052328 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052328

[3] רוברט ראנד, אארטי סונדארם, קארטיק סינגהל ובראד לאקי. "הרחבת טיפוסי גבר מעבר לקבוצת קליפורד". בסדנה הבינלאומית השנייה על שפות תכנות עבור מחשוב קוונטי (PLanQC 2021). (2021). כתובת אתר: 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] אלכס קיסינג'ר וג'ון ואן דה ווטרינג. "הדמיית מעגלים קוונטיים עם ZX-calculus מופחתת פירוק מייצב". Quantum Science and Technology 7, 044001 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ac5d20

[5] סרגיי בראווי, דן בראון, פאדריק קלפין, ארל קמפבל, דיוויד גוסט ומארק הווארד. "סימולציה של מעגלים קוונטיים על ידי פירוק מייצבים בדרגה נמוכה". Quantum 3, 181 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-09-02-181

[6] האקופ פאשיאן, אוליבר רידון-סמית', קמיל קורצ'קווה וסטיבן ד' ברטלט. "הערכה מהירה של הסתברויות תוצאה עבור מעגלים קוונטיים". PRX Quantum 3, 020361 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020361

[7] "סימולציה קלאסית של מעגלים קוונטיים עם פירוק מייצב חלקי וגרפי". Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum für Informatik (2022).
https:/​/​doi.org/​10.4230/​LIPICS.TQC.2022.5

[8] פטריק קוזו ורדהיה קוזו. "פרשנות מופשטת: מודל סריג מאוחד לניתוח סטטי של תוכניות לפי בנייה או קירוב של נקודות קיבוע". בהליכים של סימפוזיון ACM SIGACT-SIGPLAN הרביעי על עקרונות שפות תכנות. עמודים 4–238. POPL '252 ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב (77). ACM.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 512950.512973

[9] פטריק קוזו ורדהיה קוזו. "מסגרות פרשנות מופשטות". Journal of logic and computing 2, 511–547 (1992).
https://doi.org/​10.1093/​logcom/​2.4.511

[10] ברונו בלאנשט, פטריק קוזו, ראדהיה קוזו, ז'רום פארה, לורן מאובורגנה, אנטואן מינה, דייויד מוניאו, וחאבייר ריבל. "נתח סטטי עבור תוכנות קריטיות לבטיחות גדולות". ACM SIGPLAN Notices 38, 196–207 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 780822.781153

[11] פרנצ'סקו לוגוזו ומנואל פאהנדריך. "פנטגונים: תחום מופשט יחסי חלש לאימות יעיל של גישה למערך". מדע תכנות המחשב 75, 796–807 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​j.scico.2009.04.004

[12] טימון גהר, מתיו מירמן, דנה דרכסלר-כהן, פטר צנקוב, סוואראט צ'ודהורי ומרטין וצ'ב. "AI2: אישור בטיחות וחוסן של רשתות עצביות עם פרשנות מופשטת". בשנת 2018 סימפוזיון IEEE בנושא אבטחה ופרטיות (SP). עמודים 3–18. סן פרנסיסקו, קליפורניה (2018). IEEE.
https://doi.org/​10.1109/​SP.2018.00058

[13] מייקל א. נילסן ואייזק ל. צ'ואנג. "חישוב קוונטי ומידע קוונטי: מהדורת 10 שנים". הוצאת אוניברסיטת קיימברידג'. (2010).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[14] גדי אלכסנדרוביץ', תומאס אלכסנדר, פנאגיוטיס בארקוטסוס, לוצ'יאנו בלו, יעל בן חיים, דיוויד בוכר, פרנסיסקו חוסה קבררה-הרננדס, חורחה קרבלו-פרנקיס, אדריאן צ'ן, צ'ון-פו צ'ן, ג'רי מ. צ'או, אנטוניו ד. קורקולס-גונזלס , אביגיל ג'יי קרוס, אנדרו קרוס, חואן קרוז-בניטו, כריס קלבר, סלבדור דה לה פואנטה גונזלס, אנריקה דה לה טורה, דלטון דינג, יוג'ין דומיטרסקו, איבן דוראן, פיטר אנדבאק, מארק אווריט, איסמאל פארו סארטג', אלברט פריש, אנדראס פיהרר, ג'יי גמבטה, בורחה גודוי גאגו, חואן גומז-מוסקרה, דוני גרינברג, איקו האמורה, וויטק האבליצ'ק, ג'ו הלמרס, לוקאש הרוק, הירושי הורי, שאוחאן הו, טאקאשי אימאמצ'י, טושינארי איטוקו, קאנ עלי ג'אווי-אבהארי, נאוק. אנטון קרזייב, קווין קרסוליץ', פנג ליו, יאנג לו, יונהו מאנג, מנואל מרקס, פרנסיסקו חוסה מרטין-פרננדס, דאגלס טי. מקלור, דייוויד מקיי, סרוג'אן מיסל'ה, אנטוניו מצקאפו, ניקולאי מול, דייגו מורדה רודריגז, ג'אקומו נניסיני, פול ניצייני, , פאולין אוליטרול, לי ג'יימס או'ריורדן, האנהי פאיק, ז'סוס פרז, אנה פאן, מרקו פיסטויה, ויקטור פרוטיאנוב, מקס רויטר, ג'וליה רייס, אבדון רודריגז דאווילה, ריימונד הארי פוטרה רודי, מינגי ריו, נינאד סאטאי, כריס שנבל, אדי שווט, קנאב סטייה, יונונג שי, אדנילטון סילבה, יוקיו סיראייצ'י, סיון סיוואראג'ה, ג'ון א. סמולין, מתיאס סוקן, היטומי טקהאשי, איבנו טברנלי, צ'ארלס טיילור, פיט טיילור, קנסו טראבינג, מתיו טריניש, ווס טרנר, דזירה ווגט-לי , Christophe Vuilot, Jonathan A. Wildstrom, Jessica Wilson, Erick Winston, Christopher Wood, Stephen Wood, Stefan Wörner, Ismail Yunus Akhalwaya, וכריסטה זופאל. "Qiskit: מסגרת קוד פתוח למחשוב קוונטי" (2019).

[15] צ'ארלס אר האריס, ק. ג'רוד מילמן, סטפן ג'יי ואן דר וולט, ראלף גומרס, פאולי וירטנן, דיוויד קורנפו, אריק ויזר, ג'וליאן טיילור, סבסטיאן ברג, נתנאל ג'יי סמית', רוברט קרן, מתי פיקוס, סטפן הוייר, מרטן H. van Kerkwijk, Matthew Brett, Allan Haldane, Jaime Fernández del Río, Mark Wiebe, Pearu Peterson, Pierre Gérard-Marchant, Kevin Sheppard, Tyler Reddy, Warren Weckesser, Hamer Abbasi, Christoph Gohlke, and Travis E. Oliphant. "תכנות מערך עם NumPy". טבע 585, 357–362 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-020-2649-2

[16] סיו קוואן לאם, אנטואן פיטרו וסטנלי זייברט. "Numba: מהדר Python JIT מבוסס LLVM". בהליכי הסדנה השנייה על תשתית מהדר LLVM ב-HPC. עמודים 1-6. LLVM '15 ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב (2015). האגודה למכונות מחשוב.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2833157.2833162

[17] קרייג גידני. "Stim: סימולטור מעגל מייצב מהיר". Quantum 5, 497 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-06-497

[18] הנרי ס. וורן. "הנאה של האקר". אדיסון ווסלי מקצועי. (2012). מהדורה 2.
https: / / doi.org/ 10.5555 / 2462741

[19] אלכס קיסינג'ר וג'ון ואן דה ווטרינג. "PyZX: נימוק דיאגרמטי אוטומטי בקנה מידה גדול". בתוך Bob Coecke ומתיו לייפר, עורכים, Proceedings 16th International Conference on Quantum Physics and Logic, אוניברסיטת צ'פמן, אורנג', קליפורניה, ארה"ב, 10-14 ביוני 2019. כרך 318 של Electronic Proceedings in Theoretical Computer Science, עמודים 229–241. התאחדות ההוצאה לאור הפתוחה (2020).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.318.14

[20] מתיו איימי. "לקראת אימות פונקציונלי בקנה מידה גדול של מעגלים קוונטיים אוניברסליים". הליכים אלקטרוניים במדעי המחשב העיוניים 287, 1–21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.1

[21] ננגקון יו וג'נס פלסברג. "פרשנות מופשטת קוונטית". במסגרת הכנס הבינלאומי ה-42 של ACM SIGPLAN בנושא עיצוב ויישום שפת תכנות. עמודים 542–558. PLDI 2021 ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב (2021). האגודה למכונות מחשוב.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3453483.3454061

[22] אנטואן מינה. "תחומים מופשטים מספריים יחסים חלשים". עבודת דוקטורט (2004). כתובת אתר: https://​/​www-apr.lip6.fr/​ mine/​these/​these-color.pdf.
https://​/​www-apr.lip6.fr/​~mine/​these/​these-color.pdf

[23] סיימון פרדריקס. "ניתוח הסתבכות קוונטית בהתבסס על פרשנות מופשטת". במסגרת הסימפוזיון הבינלאומי ה-15 על ניתוח סטטי. עמודים 270–282. SAS '08 ברלין, היידלברג (2008). ספרינגר-ורלג.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-69166-2_18

[24] קנטרו הונדה. "ניתוח של הסתבכות קוונטית בתוכניות קוונטיות באמצעות פורמליזם מייצב". הליכים אלקטרוניים במדעי המחשב העיוניים 195 (2015).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.195.19

[25] קשה הייטלה, רוברט ראנד, שי-האן האנג, לי לי ומייקל היקס. "להוכיח שתוכניות קוונטיות נכונות". Leibniz International Proceedings in Informatics (LIPIcs) 193, 21:1–21:19 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.4230/​LIPIcs.ITP.2021.21

[26] כריסטוף שרטון, סבסטיאן ברדין, פרנסואה בובוט, ולנטין פרל, ובנו ואלירון. "מסגרת אימות דדוקטיבית אוטומטית לתוכניות קוונטיות לבניית מעגלים". בשפות ומערכות תכנות. עמודים 148–177. Springer International Publishing (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-72019-3_6

[27] Mingsheng Ying, Shenggang Ying, ו-Xiaodi Wu. "אינוריאנטים של תוכניות קוונטיות: מאפיינים ודור". SIGPLAN לא. 52, 818–832 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3093333.3009840

מצוטט על ידי

לא ניתן היה להביא נתונים מצוטטים על ידי קרוסרף במהלך הניסיון האחרון 2023-11-20 15:19:03: לא ניתן היה להביא נתונים שהובאו עבור 10.22331 / q-2023-11-20-1185 מ- Crossref. זה נורמלי אם ה- DOI נרשם לאחרונה. על מודעות SAO / NASA לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2023-11-20 15:19:04)

בול זמן:

עוד מ יומן קוונטים