論文の概要: Considering Decoherence Errors in the Simulation of Quantum Circuits Using Decision Diagrams

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.05629v1
• Date: Thu, 10 Dec 2020 12:29:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-21 05:56:32.431977
• Title: Considering Decoherence Errors in the Simulation of Quantum Circuits Using Decision Diagrams
• Title（参考訳）: 決定図を用いた量子回路シミュレーションにおけるデコヒーレンス誤差の検討
• Authors: Thomas Grurl, J\"urgen Fu{\ss}, Robert Wille
• Abstract要約: 本稿では,デコヒーレンスエラーの考慮が,決定図に基づく手法のシミュレーション性能に与える影響について検討する。 実験により、これは誤りの単純な考慮に比べ、数桁の桁数の改善をもたらすことが確認された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.450250748409888
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: By using quantum mechanical effects, quantum computers promise significant speedups in solving problems intractable for conventional computers. However, despite recent progress they remain limited in scaling and availability-making quantum software and hardware development heavily reliant on quantum simulators running on conventional hardware. However, most of those simulators mimic perfect quantum computers and, hence, ignore the fragile nature of quantum mechanical effects which frequently yield to decoherence errors in real quantum devices. Considering those errors during the simulation is complex, but necessary in order to tailor quantum algorithms for specific devices. Thus far, most state-of-the-art simulators considering decoherence errors rely on (exponentially) large array representations. As an alternative, simulators based on decision diagrams have been shown very promising for simulation of quantum circuits in general, but have not supported decoherence errors yet. In this work, we are closing this gap. We investigate how the consideration of decoherence errors affects the simulation performance of approaches based on decision diagrams and propose advanced solutions to mitigate negative effects. Experiments confirm that this yields improvements of several orders of magnitudes compared to a naive consideration of errors.
• Abstract（参考訳）: 量子力学的効果を用いることで、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決する上で大きなスピードアップを約束する。 しかし、近年の進歩にもかかわらず、スケーリングと可用性向上の量子ソフトウェアとハードウェア開発は、従来のハードウェア上で動作する量子シミュレータに大きく依存している。 しかし、これらのシミュレータのほとんどは完全な量子コンピュータを模倣しており、従って実際の量子デバイスでしばしばデコヒーレンスエラーをもたらす量子力学的効果の脆弱な性質を無視している。 シミュレーション中のエラーを考えるのは複雑ですが、特定のデバイス向けに量子アルゴリズムを調整するために必要です。 これまでのところ、デコヒーレンスエラーを考慮した最先端のシミュレータのほとんどは、大規模な配列表現に依存している。 代替として、決定ダイアグラムに基づくシミュレータは一般に量子回路のシミュレーションに非常に有望であるが、デコヒーレンスエラーをまだサポートしていない。 この作業では、このギャップを埋めています。 本稿では,デコヒーレンス誤差の考慮が決定図に基づく手法のシミュレーション性能に与える影響を考察し,ネガティブな効果を緩和するための高度な解を提案する。 実験により、これは誤りの単純な考慮よりも数桁の改善をもたらすことが確かめられた。

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