論文の概要: Advanced Equivalence Checking for Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.08420v2
- Date: Tue, 27 Oct 2020 09:57:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-23 04:27:58.605146
- Title: Advanced Equivalence Checking for Quantum Circuits
- Title（参考訳）: 量子回路の高度等価性検証
- Authors: Lukas Burgholzer, Robert Wille
- Abstract要約: 本稿では,量子回路の等価性チェックのための高度な手法を提案する。
量子回路の可逆性を利用して、複雑性を維持できることが示される。
古典的な領域とは対照的に、シミュレーションは量子回路の検証に非常に強力である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.265279817927261
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing will change the way we tackle certain problems. It promises
to dramatically speed-up many chemical, financial, and machine-learning
applications. However, to capitalize on those promises, complex design flows
composed of steps such as compilation, decomposition, or mapping need to be
employed before being able to execute a conceptual quantum algorithm on an
actual device. This results in descriptions at various levels of abstraction
which may significantly differ from each other. The complexity of the
underlying design problems necessitates to not only provide efficient solutions
for the single steps, but also to verify that the originally intended
functionality is preserved throughout all levels of abstraction. This motivates
methods for equivalence checking of quantum circuits. However, most existing
methods are inspired by the classical realm and have merely been extended to
support quantum circuits (i.e., circuits which do not only rely on 0's and 1's,
but also employ superposition and entanglement). In this work, we propose an
advanced methodology which takes the different paradigms of quantum circuits
not only as a burden, but as an opportunity. In fact, the proposed methodology
explicitly utilizes characteristics unique to quantum computing in order to
overcome the shortcomings of existing approaches. We show that, by exploiting
the reversibility of quantum circuits, complexity can be kept feasible in many
cases. Moreover, we show that, in contrast to the classical realm, simulation
is very powerful in verifying quantum circuits. Experimental evaluations
confirm that the resulting methodology allows one to conduct equivalence
checking dramatically faster than ever before--in many cases just a single
simulation run is sufficient. An implementation of the proposed methodology is
publicly available at https://iic.jku.at/eda/research/quantum_verification/.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、ある問題に取り組む方法を変えるだろう。
多くの化学、財務、機械学習のアプリケーションを劇的に高速化する。
しかし、これらの約束を活かすには、コンパイル、分解、マッピングといったステップからなる複雑な設計フローを実際のデバイス上で概念的量子アルゴリズムを実行する前に採用する必要がある。
この結果、様々なレベルの抽象的な記述が、互いに大きく異なる可能性がある。
基礎となる設計問題の複雑さは、単一のステップに対して効率的なソリューションを提供するだけでなく、当初意図していた機能がすべての抽象化レベルにわたって保存されていることを検証する必要がある。
これは量子回路の等価性チェックの手法を動機付ける。
しかし、既存のほとんどの手法は古典的な領域にインスパイアされ、単に量子回路をサポートするように拡張されただけである(つまり、0と1に依存せず、重ね合わせや絡み合いも採用している)。
本研究では、量子回路の異なるパラダイムを重荷としてだけでなく、機会として捉える高度な方法論を提案する。
実際、提案手法は、既存のアプローチの欠点を克服するために量子コンピューティング特有の特性を明示的に利用する。
量子回路の可逆性を利用して、多くの場合において複雑性を維持できることが示される。
さらに,古典的領域とは対照的に,量子回路の検証においてシミュレーションは非常に強力であることを示す。
実験的な評価により、結果として得られる手法により、これまでにない速さで等価性チェックが可能になることが確認された。
提案手法の実装はhttps://iic.jku.at/eda/research/quantum_verification/で公開されている。
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