論文の概要: Just Like the Real Thing: Fast Weak Simulation of Quantum Computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.15285v1
• Date: Thu, 30 Jul 2020 08:00:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-07 18:38:02.203329
• Title: Just Like the Real Thing: Fast Weak Simulation of Quantum Computation
• Title（参考訳）: 量子計算の高速弱シミュレーション(動画あり)
• Authors: Stefan Hillmich, Igor L. Markov, and Robert Wille
• Abstract要約: 誤差のない量子コンピュータと統計的に区別できない出力を生成することを目的とした弱いシミュレーションに焦点を当てる。 決定図を用いた量子状態表現に基づく弱いシミュレーションのためのアルゴリズムを開発した。 経験的検証は、これが物理量子コンピュータを大きなスケールで模倣することを可能にすることを初めて示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.871968228840823
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers promise significant speedups in solving problems intractable for conventional computers but, despite recent progress, remain limited in scaling and availability. Therefore, quantum software and hardware development heavily rely on simulation that runs on conventional computers. Most such approaches perform strong simulation in that they explicitly compute amplitudes of quantum states. However, such information is not directly observable from a physical quantum computer because quantum measurements produce random samples from probability distributions defined by those amplitudes. In this work, we focus on weak simulation that aims to produce outputs which are statistically indistinguishable from those of error-free quantum computers. We develop algorithms for weak simulation based on quantum state representation in terms of decision diagrams. We compare them to using state-vector arrays and binary search on prefix sums to perform sampling. Empirical validation shows, for the first time, that this enables mimicking of physical quantum computers of significant scale.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは従来のコンピュータでは難解な問題を解くのにかなりのスピードアップを約束するが、近年の進歩にもかかわらず、スケーリングと可用性には限界がある。 そのため、量子ソフトウェアとハードウェア開発は、従来のコンピュータ上で動作するシミュレーションに大きく依存している。 このようなアプローチの多くは、量子状態の振幅を明示的に計算する、強いシミュレーションを行う。 しかし、それらの振幅によって定義される確率分布からランダムなサンプルを生成するため、そのような情報は物理量子コンピュータから直接観測することはできない。 本研究では,誤りのない量子コンピュータと統計的に区別できない出力を生成することを目的とした弱いシミュレーションに注目する。 決定図を用いた量子状態表現に基づく弱いシミュレーションのためのアルゴリズムを開発した。 我々は、状態ベクトル配列とプレフィックス和のバイナリ検索を用いてサンプリングを行う。 実証的検証により、これは初めて、物理的な量子コンピュータをかなりの規模で模倣できることが示されている。

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