論文の概要: As Accurate as Needed, as Efficient as Possible: Approximations in DD-based Quantum Circuit Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.05615v1
• Date: Thu, 10 Dec 2020 12:02:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-21 05:55:46.443499
• Title: As Accurate as Needed, as Efficient as Possible: Approximations in DD-based Quantum Circuit Simulation
• Title（参考訳）: 必要な精度、有効性:DDに基づく量子回路シミュレーションにおける近似
• Authors: Stefan Hillmich, Richard Kueng, Igor L. Markov, and Robert Wille
• Abstract要約: 決定図(DD)は、これまで多くの重要なケースにおいて、量子状態の冗長性を利用して必要なメモリを削減することが示されている。 量子コンピュータの確率性を利用して、よりコンパクトな表現を実現することにより、この削減を増幅できることが示される。 具体的には、よりコンパクトな表現を実現するために量子状態を近似する2つの新しいDDベースのシミュレーション戦略を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.119310422637946
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers promise to solve important problems faster than conventional computers. However, unleashing this power has been challenging. In particular, design automation runs into (1) the probabilistic nature of quantum computation and (2) exponential requirements for computational resources on non-quantum hardware. In quantum circuit simulation, Decision Diagrams (DDs) have previously shown to reduce the required memory in many important cases by exploiting redundancies in the quantum state. In this paper, we show that this reduction can be amplified by exploiting the probabilistic nature of quantum computers to achieve even more compact representations. Specifically, we propose two new DD-based simulation strategies that approximate the quantum states to attain more compact representations, while, at the same time, allowing the user to control the resulting degradation in accuracy. We also analytically prove the effect of multiple approximations on the attained accuracy and empirically show that the resulting simulation scheme enables speed-ups up to several orders of magnitudes.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは従来のコンピュータよりも早く重要な問題を解決することを約束する。 しかし、この力を解き放つことは難しかった。 特に、設計自動化は(1)量子計算の確率論的性質と(2)量子以外のハードウェアにおける計算資源の指数的要求に関係している。 量子回路シミュレーションにおいて、決定図(DD)は、多くの重要なケースにおいて、量子状態の冗長性を利用して必要なメモリを減らすことを以前に示してきた。 本稿では,量子コンピュータの確率的性質を利用して,よりコンパクトな表現を実現することで,この低減を増幅できることを示す。 具体的には,よりコンパクトな表現を実現するために,量子状態の近似を行うddベースの2つの新しいシミュレーション戦略を提案する。 また,複数の近似が到達精度に与える影響を解析的に証明し,その結果得られたシミュレーション手法が最大数桁の速度アップを可能にすることを示す。

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