要約: 抽象スタビライザー シミュレーションによる量子回路の解析

要約: 抽象スタビライザー シミュレーションによる量子回路の解析

ベンジャミン・ビクセル、アヌーク・パラディス、マクシミリアン・バーダー、マルティン・ヴェチェフ

ETHチューリッヒ、スイス

この論文を興味深いと思うか、議論したいですか? SciRateを引用するかコメントを残す.

抽象

スタビライザー シミュレーションは、クリフォード ゲートのみで構成される重要なクラスの量子回路を効率的にシミュレートできます。 ただし、非クリフォード ゲートを含む任意の量子回路に対するこのシミュレーションの既存の拡張はすべて、指数関数的な実行時間の影響を受けます。
この課題に対処するために、精度を犠牲にして、任意の量子回路上で効率的なスタビライザー シミュレーションを行うための新しいアプローチを提案します。 私たちの重要なアイデアは、量子状態の指数和表現を、(少なくとも) 発生するすべての加数をカバーする単一の $abstract$ 加数に圧縮することです。 これにより、クリフォード・ゲート、非クリフォード・ゲート、(内部) 測定などの回路演算の影響を $over-estimate$ することで抽象加数を効率的に操作する $textit{抽象スタビライザー シミュレーター}$ を導入することができます。
私たちは抽象シミュレータを Abstraqt と呼ばれるツールに実装し、Abstraqt が既存の技術では困難な回路特性を確立できることを実験的に実証しました。

►BibTeXデータ

►参照

【1] ダニエル・ゴッツマン。 「量子コンピューターのハイゼンベルク表現」。 技術レポート arXiv:quant-ph/9807006。 arXiv (1998)。
https:/ / doi.org/ 10.48550 / arXiv.quant-ph / 9807006
arXiv:quant-ph / 9807006

【2] スコット・アーロンソンとダニエル・ゴッツマン。 「安定化回路のシミュレーションの改善」。 フィジカル レビュー A 70、052328 (2004)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052328

【3] ロバート・ランド、アーティ・スンダラム、カルティック・シンハル、ブラッド・ラッキー。 「クリフォードグループを超えてゴッツマンタイプを拡大する」。 量子コンピューティングのためのプログラミング言語に関する第 2021 回国際ワークショップ (PLanQC 2021) にて。 (21年)。 URL: https:/ / pldi2021.sigplan.org/ details/ planqc-9-papers/ XNUMX/ Extending-Gottesman-Types-Beyond-the-Clifford-Group.
https:/ / pldi21.sigplan.org/ details/ planqc-2021-papers/ 9/ Extending-Gottesman-Types-Beyond-the-Clifford-Group

【4] アレクス・キッシンジャーとジョン・ファン・デ・ウェタリング。 「ZX 計算による量子回路のシミュレーションにより、スタビライザーの分解が減少しました。」 量子科学技術 7、044001 (2022)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ac5d20

【5] セルゲイ・ブラヴィ、ダン・ブラウン、パドレイク・カルピン、アール・キャンベル、デヴィッド・ゴセット、マーク・ハワード。 「低ランクスタビライザー分解による量子回路のシミュレーション」。 Quantum 3、181 (2019)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-09-02-181

【6] ハコップ・パシャヤン、オリバー・リアドン=スミス、カミル・コルゼクワ、スティーブン・D・バートレット。 「量子回路の結果確率の高速推定」。 PRX クアンタム 3、020361 (2022)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020361

【7] 「部分的およびグラフィカルなスタビライザー分解を使用した量子回路の古典的なシミュレーション」。 Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum für Informatik (2022)。
https:/ / doi.org/ 10.4230/ LIPICS.TQC.2022.5

【8] パトリック・クーゾとラディア・クーゾ。 「抽象解釈: 固定点の構築または近似によるプログラムの静的解析のための統一格子モデル」。 プログラミング言語の原則に関する第 4 回 ACM SIGACT-SIGPLAN シンポジウムの議事録。 238 ~ 252 ページ。 POPL '77米国ニューヨーク州ニューヨーク(1977年)。 ACM。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 512950.512973

【9] パトリック・クーゾとラディア・クーゾ。 「抽象解釈の枠組み」。 論理と計算ジャーナル 2、511–547 (1992)。
https:/ / doi.org/ 10.1093/ logcom/ 2.4.511

【10] ブルーノ・ブランシェ、パトリック・クゾ、ラディア・クゾ、ジェローム・フェレ、ローラン・モボルニュ、アントワーヌ・ミネ、ダヴィッド・モニオー、ザビエル・リヴァル。 「安全性が重要な大規模ソフトウェア用の静的アナライザー」。 ACM SIGPLAN Notices 38、196–207 (2003)。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 780822.781153

【11] フランチェスコ・ロゴッツォとマヌエル・フェンドリッヒ。 「ペンタゴン: 配列アクセスを効率的に検証するための弱いリレーショナル抽象ドメイン」。 コンピュータプログラミングの科学 75、796–807 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1016/ j.scico.2009.04.004

【12] ティモン・ゲーア、マシュー・ミルマン、ダナ・ドラクスラー・コーエン、ペタル・ツァンコフ、スワラット・チョードリ、マーティン・ヴェチェフ。 「AI2: 抽象解釈によるニューラル ネットワークの安全性と堅牢性の認証」。 2018 年のセキュリティとプライバシーに関する IEEE シンポジウム (SP)。 3~18ページ。 カリフォルニア州サンフランシスコ(2018年)。 IEEE。
https:/ / doi.org/ 10.1109 / SP.2018.00058

【13] マイケルA.ニールセンとアイザックL.チュアン。 「量子計算と量子情報:10周年記念版」。 ケンブリッジ大学出版局。 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

【14] ガディ・アレクサンドロヴィッチ、トーマス・アレクサンダー、パナギオティス・バルコウソス、ルチアーノ・ベロ、ヤエル・ベンハイム、デヴィッド・ブッチャー、フランシスコ・ホセ・カブレラ=エルナンデス、ホルヘ・カルバロ=フランキス、エイドリアン・チェン、チュンフー・チェン、ジェリー・M・チョウ、アントニオ・D・コルコレス=ゴンザレス、アビゲイル・J・クロス、アンドリュー・クロス、フアン・クルス=ベニート、クリス・カルバー、サルバドール・デ・ラ・プエンテ・ゴンサレス、エンリケ・デ・ラ・トーレ、デルトン・ディン、ウジェーヌ・ドゥミトレスク、イヴァン・デュラン、ピーター・エエンデバク、マーク・エヴェリット、イスマエル・ファロ・セルタージ、アルバート・フリッシュ、アンドレアス・フューラー、ジェイ・ガンベッタ、ボルハ・ゴドイ・ガゴ、フアン・ゴメス=モスケラ、ドニー・グリーンバーグ、浜村一光、ヴォイテク・ハブリチェク、ジョー・ヘルマーズ、ウカシュ・ヘロク、堀井宏、シャオハン・フー、今道崇、糸子俊成、アリ・ジャバディ・アブハリ、金沢直樹、アントン・カラジーエフ、ケビン・クルスリッチ、ペン・リュー、ヤン・ルー、ユンホ・メン、マノエル・マルケス、フランシスコ・ホセ・マルティン=フェルナンデス、ダグラス・T・マクルーア、デヴィッド・マッケイ、スルジャン・ミーサラ、アントニオ・メッツァカーポ、ニコライ・モール、ディエゴ・モレダ・ロドリゲス、ジャコモ・ナニーチーニ、ポール・ネイション、ポーリン・オリトロー、リー・ジェームズ・オリオーダン、ハンヒ・パイク、ヘスス・ペレス、アンナ・ファン、マルコ・ピストイア、ヴィクトル・プルチャノフ、マックス・ロイター、ジュリア・ライス、アブドン・ロドリゲス・ダビラ、レイモンド・ハリー・プトラ・ルディ、ミンギ・リュウ、ニナド・サタイ、クリス・シュナーベル、エディシュート、カナブ・セティア、ユノン・シー、アデニルトン・シルバ、シライチ・ユキオ、セヨン・シバラジャ、ジョン・A・スモーリン、マティアス・ソーケン、高橋ひとみ、イヴァノ・タヴェルネッリ、チャールズ・テイラー、ピート・テイラー、ケンソー・トラビング、マシュー・トレイニッシュ、ウェス・ターナー、デジリー・フォークト=リー、クリストフ・ヴイヨ、ジョナサン・A・ワイルドストローム、ジェシカ・ウィルソン、エリック・ウィンストン、クリストファー・ウッド、スティーブン・ウッド、ステファン・ヴェルナー、イスマイル・ユヌス・アハルワヤ、クリスタ・ズファル。 「Qiskit: 量子コンピューティング用のオープンソース フレームワーク」(2019)。

【15] チャールズ・R・ハリス、K・ジャロッド・ミルマン、ステファン・J・ファン・デル・ウォルト、ラルフ・ゴマース、パウリ・ヴィルタネン、デヴィッド・クルナポー、エリック・ヴィーザー、ジュリアン・テイラー、セバスチャン・バーグ、ナサニエル・J・スミス、ロバート・カーン、マッティ・ピカス、ステファン・ホイヤー、マーテン・H・ファン・ケルクウェイク、マシュー・ブレット、アラン・ハルデン、ハイメ・フェルナンデス・デル・リーo、マーク・ウィーブ、パール・ピーターソン、ピエール・ジェラール・マルシャン、ケビン・シェパード、タイラー・レディ、ウォーレン・ウェッケッサー、ハメール・アッバシ、クリストフ・ゴールケ、トラヴィス・E・オリファント。 「NumPyによる配列プログラミング」。 ネイチャー 585、357–362 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-020-2649-2

【16] シウ・クワン・ラム、アントワーヌ・ピトゥルー、スタンリー・セイバート。 「Numba: LLVM ベースの Python JIT コンパイラ」。 HPC の LLVM コンパイラ インフラストラクチャに関する第 1 回ワークショップの議事録。 6~15ページ。 LLVM '2015米国ニューヨーク州ニューヨーク(XNUMX)。 コンピューティング機械協会。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 2833157.2833162

【17] クレイグ・ギドニー。 「Stim: 高速スタビライザー回路シミュレーター」。 クォンタム 5、497 (2021)。
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-06-497

【18] ヘンリー・S・ウォーレン。 「ハッカーの喜び」。 アディソン・ウェスリー・プロフェッショナル。 (2012年)。 第2版​​。
https:/ / doi.org/ 10.5555 / 2462741

【19] アレクス・キッシンジャーとジョン・ファン・デ・ウェタリング。 「PyZX: 大規模な自動図式推論」。 Bob Coecke および Matthew Leifer、編集者、Proceedings 16th International Conference on Quantum Physics and Logic、Chapman University、Orange、CA、USA、10 年 14 月 2019 ~ 318 日。理論コンピュータサイエンスの電子論文集第 229 巻、241 ~ 2020 ページ。 オープン出版協会 (XNUMX)。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.318.14

【20] マシュー・エイミー。 「ユニバーサル量子回路の大規模機能検証に向けて」。 理論的コンピュータサイエンスにおける電子議事録 287、1–21 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.1

【21] ネングン・ユーとイェンス・パルスバーグ。 「量子抽象解釈」。 プログラミング言語の設計と実装に関する第 42 回 ACM SIGPLAN 国際会議の議事録。 542 ~ 558 ページ。 PLDI 2021 米国ニューヨーク州ニューヨーク (2021 年)。 コンピューティング機械協会。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 3453483.3454061

【22] アントワーヌ・ミネ。 「弱い関係の数値抽象領域」。 博士論文 (2004)。 URL: https://www-apr.lip6.fr/mine/these/these-color.pdf
https://www-apr.lip6.fr/~mine/these/these-color.pdf

【23] サイモン・パードリックス。 「抽象解釈に基づく量子もつれ解析」。 第 15 回静的解析に関する国際シンポジウムの議事録。 270~282ページ。 SAS '08ベルリン、ハイデルベルク (2008)。 スプリンガー・フェルラーク。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-69166-2_18

【24] 本田健太郎さん。 「スタビライザー形式主義を使用した量子プログラムにおける量子もつれの分析」。 理論的コンピュータサイエンスにおける電子議事録 195 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.195.19

【25] ケシャ・ヒエタラ、ロバート・ランド、シーハン・フン、リー・リー、マイケル・ヒックス。 「量子プログラムが正しいことを証明する」。 ライプニッツ国際情報学論文集 (LIPIcs) 193、21:1–21:19 (2021)。
https:/ / doi.org/ 10.4230/ LIPIcs.ITP.2021.21

【26] クリストフ・シャレトン、セバスチャン・バルダン、フランソワ・ボボ、ヴァランタン・ペレル、ブノワ・ヴァリロン。 「回路構築量子プログラムのための自動演繹的検証フレームワーク」。 プログラミング言語とシステム。 148 ~ 177 ページ。 シュプリンガー・インターナショナル・パブリッシング(2021)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-72019-3_6

【27] ミンシェン・イン、シェンガン・イン、シャオディ・ウー。 「量子プログラムの不変量: 特徴付けと生成」。 シグプランではありません。 52、818–832 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1145 / 3093333.3009840

によって引用

取得できませんでした クロスリファレンス被引用データ 最終試行中2023-11-20 15:19:03:10.22331 / q-2023-11-20-1185の被引用データをCrossrefから取得できませんでした。 DOIが最近登録された場合、これは正常です。 オン SAO / NASA ADS 作品の引用に関するデータは見つかりませんでした(最後の試行2023-11-20 15:19:04)。

タイムスタンプ:

より多くの 量子ジャーナル