論文の概要: Verifying Random Quantum Circuits with Arbitrary Geometry Using Tensor Network States Algorithm

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.02621v1
• Date: Thu, 5 Nov 2020 02:20:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-25 05:35:24.491319
• Title: Verifying Random Quantum Circuits with Arbitrary Geometry Using Tensor Network States Algorithm
• Title（参考訳）: テンソルネットワーク状態アルゴリズムを用いた任意形状のランダム量子回路の検証
• Authors: Chu Guo, Youwei Zhao, He-Liang Huang
• Abstract要約: アルゴリズムはSch$ddottexto$dinger-Feynmanアルゴリズムよりも2ドル高速である。 このアルゴリズムは, 量子コンピュータ上での比較的浅い量子回路の検証に最適であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ability to efficiently simulate random quantum circuits using a classical computer is increasingly important for developing Noisy Intermediate-Scale Quantum devices. Here we present a tensor network states based algorithm specifically designed to compute amplitudes for random quantum circuits with arbitrary geometry. Singular value decomposition based compression together with a two-sided circuit evolution algorithm are used to further compress the resulting tensor network. To further accelerate the simulation, we also propose a heuristic algorithm to compute the optimal tensor contraction path. We demonstrate that our algorithm is up to $2$ orders of magnitudes faster than the Sch$\ddot{\text{o}}$dinger-Feynman algorithm for verifying random quantum circuits on the $53$-qubit Sycamore processor, with circuit depths below $12$. We also simulate larger random quantum circuits up to $104$ qubits, showing that this algorithm is an ideal tool to verify relatively shallow quantum circuits on near-term quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 古典的コンピュータを用いてランダム量子回路を効率的にシミュレートする能力は、ノイズ中間スケールの量子デバイスを開発する上でますます重要である。 本稿では、任意の幾何学を持つランダム量子回路の振幅を計算するために特別に設計されたテンソルネットワーク状態に基づくアルゴリズムを提案する。 得られたテンソルネットワークをさらに圧縮するために、二面回路進化アルゴリズムと共に特異値分解に基づく圧縮を用いる。 さらにシミュレーションを高速化するために,最適なテンソル収縮経路を計算するヒューリスティックアルゴリズムを提案する。 我々は,回路深さが12ドル未満の 53$-qubit Sycamore プロセッサ上で,ランダム量子回路の検証を行うSch$\ddot{\text{o}}$dinger-Feynman アルゴリズムよりも2ドル高速であることを示した。 また、大きなランダムな量子回路を104ドルの量子ビットまでシミュレートし、このアルゴリズムは短期量子コンピュータ上で比較的浅い量子回路を検証するのに理想的なツールであることを示した。

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