Özet: Kuantum Devrelerin Soyut Sabitleyici Simülasyonu ile Analizi

Özet: Kuantum Devrelerin Soyut Sabitleyici Simülasyonu ile Analizi

Zaman Damgası: 20 Kasım 2023 10:17

Benjamin Bichsel, Anouk Paradis, Maximilian Baader ve Martin Vechev

ETH Zürih, İsviçre

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

Stabilizatör simülasyonu, yalnızca Clifford kapılarından oluşan önemli bir kuantum devre sınıfını verimli bir şekilde simüle edebilir. Bununla birlikte, bu simülasyonun Clifford olmayan kapılar da dahil olmak üzere keyfi kuantum devrelerine yönelik mevcut tüm uzantıları, üstel bir çalışma süresinden muzdariptir.
Bu zorluğun üstesinden gelmek için, keyfi kuantum devreleri üzerinde kayıp hassasiyet pahasına verimli stabilizatör simülasyonu için yeni bir yaklaşım sunuyoruz. Temel fikrimiz, kuantum durumunun üstel toplam temsilini, (en azından) meydana gelen tüm toplamları kapsayan tek bir $soyut$ toplamına sıkıştırmaktır. Bu bize, Clifford geçitleri, Clifford olmayan geçitler ve (dahili) ölçümler dahil olmak üzere devre işlemlerinin etkisine $fazla yakınlaştırma$ yaparak soyut toplamları verimli bir şekilde manipüle eden bir $textit{soyut dengeleyici simülatörü}$ sunmamıza olanak tanır.
Soyut simülatörümüzü Abstraqt adlı bir araçta uyguladık ve deneysel olarak Abstraqt'ın mevcut teknikler için zorlayıcı devre özellikleri oluşturabildiğini gösterdik.

Özet: Soyut Sabitleyici Simülasyonu PlatoBlockchain Veri Zekası ile Kuantum Devrelerinin Analizi. Dikey Arama. Ai.

Öne çıkan görsel: Abstraqt, kuantum durumunun üstel toplam temsilini tek bir soyut toplam halinde sıkıştırır.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] Daniel Gottesman. “Kuantum Bilgisayarların Heisenberg Temsili”. Teknik Rapor arXiv:quant-ph/​9807006. arXiv (1998).
https:/​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.quant-ph/​9807006
arXiv: kuant-ph / 9807006

[2] Scott Aaronson ve Daniel Gottesman. “Sabitleyici Devrelerin Geliştirilmiş Simülasyonu”. Fiziksel İnceleme A 70, 052328 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052328

[3] Robert Rand, Aarthi Sundaram, Kartik Singhal ve Brad Lackey. “Gatesman tiplerini Clifford grubunun ötesine genişletmek”. Kuantum Hesaplama için Programlama Dilleri İkinci Uluslararası Çalıştayında (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 ve John van de Wetering. "ZX hesabıyla kuantum devrelerinin simüle edilmesi stabilizatör ayrışmalarını azalttı". Kuantum Bilimi ve Teknolojisi 7, 044001 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​ac5d20

[5] Sergey Bravyi, Dan Browne, Padraic Calpin, Earl Campbell, David Gosset ve Mark Howard. "Düşük dereceli stabilizatör ayrıştırmalarıyla kuantum devrelerinin simülasyonu". Kuantum 3, 181 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-09-02-181

[6] Hakop Pashayan, Oliver Reardon-Smith, Kamil Korzekwa ve Stephen D. Bartlett. "Kuantum devreleri için sonuç olasılıklarının hızlı tahmini". PRX Kuantum 3, 020361 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020361

[7] "Kısmi ve grafik stabilizatör ayrıştırmalarıyla kuantum devrelerinin klasik simülasyonu". Schloss Dagstuhl – Leibniz-Zentrum für Informatik (2022).
https://​/​doi.org/​10.4230/​LIPICS.TQC.2022.5

[8] Patrick Cousot ve Radhia Cousot. “Soyut Yorumlama: Programların Oluşturulması veya Sabit Noktaların Yaklaştırılması Yoluyla Statik Analizi için Birleşik Kafes Modeli”. 4. ACM SIGACT-SIGPLAN Programlama Dillerinin İlkeleri Sempozyumu Bildiri Kitaplarında. Sayfalar 238–252. POPL '77New York, NY, ABD (1977). ACM.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 512950.512973

[9] Patrick Cousot ve Radhia Cousot. “Soyut yorumlama çerçeveleri”. Mantık ve hesaplama Dergisi 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 ve Xavier Rival. "Güvenlik açısından kritik büyük yazılımlar için statik analizör". ACM SIGPLAN Bildirimleri 38, 196–207 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 780822.781153

[11] Francesco Logozzo ve Manuel Fähndrich. "Beşgenler: Dizi erişimlerinin etkili bir şekilde doğrulanması için zayıf ilişkisel soyut bir alan". Bilgisayar Programlama Bilimi 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 ve Martin Vechev. “AI2: Soyut Yorumlamayla Sinir Ağlarının Güvenlik ve Sağlamlık Sertifikasyonu”. 2018 IEEE Güvenlik ve Gizlilik Sempozyumu'nda (SP). Sayfalar 3-18. San Francisco, Kaliforniya (2018). IEEE.
https://​/​doi.org/​10.1109/​SP.2018.00058

[13] Michael A. Nielsen ve Isaac L. Chuang. "Kuantum hesaplama ve kuantum bilgisi: 10. yıl dönümü baskısı". Cambridge Üniversitesi Yayınları. (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 ve Christa Zoufal. “Qiskit: Kuantum hesaplama için açık kaynaklı bir çerçeve” (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 Gér- Marchant, Kevin Sheppard, Tyler Reddy, Warren Weckesser, Hameer Abbasi, Christoph Gohlke ve Travis E. Oliphant. “NumPy ile dizi programlama”. Doğa 585, 357–362 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-020-2649-2

[16] Siu Kwan Lam, Antoine Pitrou ve Stanley Seibert. “Numba: LLVM tabanlı bir Python JIT derleyicisi”. HPC'de LLVM Derleyici Altyapısına İlişkin İkinci Çalıştay Bildirilerinde. Sayfa 1-6. LLVM '15New York, NY, ABD (2015). Bilgisayar Makineleri Derneği.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 2833157.2833162

[17] Craig Gidney. "Stim: hızlı dengeleyici devre simülatörü". Kuantum 5, 497 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-06-497

[18] Henry S. Warren. "Hacker'ın zevki". Addison-Wesley Profesyonel. (2012). 2. Baskı.
https: / / doi.org/ 10.5555 / 2462741

[19] Aleks Kissinger ve John van de Wetering. “PyZX: Büyük Ölçekli Otomatik Diyagramatik Muhakeme”. Bob Coecke ve Matthew Leifer, editörler, Proceedings 16th International Conference on Quantum Physics and Logic, Chapman University, Orange, CA, ABD., 10-14 Haziran 2019. Volume 318 Electronic Proceedings in Theoretical Computer Science, sayfa 229-241. Açık Yayıncılık Derneği (2020).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.318.14

[20] Matthew Amy. “Evrensel Kuantum Devrelerinin Büyük Ölçekli İşlevsel Doğrulamasına Doğru”. Teorik Bilgisayar Bilimlerinde Elektronik Bildiriler 287, 1–21 (2019).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.1

[21] Nengkun Yu ve Jens Palsberg. “Kuantum soyut yorumu”. 42. ACM SIGPLAN Uluslararası Programlama Dili Tasarımı ve Uygulaması Konferansı Bildirilerinde. Sayfalar 542–558. PLDI 2021New York, NY, ABD (2021). Bilgisayar Makineleri Derneği.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3453483.3454061

[22] Antoine Mine. “Zayıf İlişkisel Sayısal Soyut Alanlar”. Doktora Tezi (2004). URL: https://​/​www-apr.lip6.fr/​ benim/​bunlar/​bunlar-renk.pdf.
https://​/​www-apr.lip6.fr/​~mine/​bunlar/​bunlar-renk.pdf

[23] Simon Perdrix. “Soyut Yoruma Dayalı Kuantum Dolaşıklık Analizi”. 15. Uluslararası Statik Analiz Sempozyumu Bildiri Kitaplarında. Sayfalar 270–282. SAS '08Berlin, Heidelberg (2008). Springer-Verlag.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-69166-2_18

[24] Kentaro Honda. “Sabitleyici Biçimciliği Kullanılarak Kuantum Programlarında Kuantum Dolaşıklığının Analizi”. Teorik Bilgisayar Bilimlerinde Elektronik Bildiriler 195 (2015).
https: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.195.19

[25] Kesha Hietala, Robert Rand, Shih-Han Hung, Liyi Li ve Michael Hicks. “Kuantum Programlarının Doğruluğunu Kanıtlamak”. Leibniz Uluslararası Bilişim Bildirileri (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 ve Benoît Valiron. "Devre kurma kuantum programları için otomatikleştirilmiş tümdengelimli doğrulama çerçevesi". Programlama Dilleri ve Sistemleri. Sayfalar 148–177. Springer Uluslararası Yayıncılık (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-030-72019-3_6

[27] Mingsheng Ying, Shenggang Ying ve Xiaodi Wu. “Kuantum programlarının değişmezleri: Karakterizasyonlar ve nesil”. SIGPLAN Hayır. 52, 818–832 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1145 / 3093333.3009840

Alıntılama

Getirilemedi Alıntılanan veriler son girişim sırasında 2023-11-20 15:19:03: Crossref'ten 10.22331 / q-2023-11-20-1185 için belirtilen veriler getirilemedi. DOI yakın zamanda kaydedildiyse bu normaldir. üzerinde SAO / NASA REKLAMLARI alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2023-11-20 15:19:04).

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.

Zaman Damgası:

Den fazla Kuantum Günlüğü