論文の概要: High-performance parallel classical scheme for simulating shallow quantum circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.00693v1
• Date: Mon, 1 Mar 2021 02:05:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-09 14:49:49.580495
• Title: High-performance parallel classical scheme for simulating shallow quantum circuits
• Title（参考訳）: 浅い量子回路をシミュレートする高性能並列古典スキーム
• Authors: Shihao Zhang, Jiacheng Bao, Yifan Sun, Lvzhou Li, Houjun Sun, and Xiangdong Zhang
• Abstract要約: 本稿では,2次元HLF問題のフルサンプリング変種を解くための高性能な2段階古典的スキームを提案する。 提案手法は,現在の量子ハードウェアで実現されているグラフ状態回路をシミュレーションし,検証するための,実用的にスケーラブルで,高効率で,操作に便利なツールであることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.963372236375303
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Recently, constant-depth quantum circuits are proved more powerful than their classical counterparts at solving certain problems, e.g., the two-dimensional (2D) hidden linear function (HLF) problem regarding a symmetric binary matrix. To further investigate the boundary between classical and quantum computing models, in this work we propose a high-performance two-stage classical scheme to solve a full-sampling variant of the 2D HLF problem, which combines traditional classical parallel algorithms and a gate-based classical circuit model together for exactly simulating the target shallow quantum circuits. Under reasonable parameter assumptions, a theoretical analysis reveals our classical simulator consumes less runtime than that of near-term quantum processors for most problem instances. Furthermore, we demonstrate the typical all-connected 2D grid instances by moderate FPGA circuits, and show our designed parallel scheme is a practically scalable, high-efficient and operationally convenient tool for simulating and verifying graph-state circuits performed by current quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 最近では、対称二元行列に関する2次元(2D)隠れ線形関数(HLF)問題など、ある問題の解法において、定数深さ量子回路は従来の回路よりも強力であることが証明されている。 そこで本研究では,従来の古典並列アルゴリズムとゲート型古典回路モデルを組み合わせた2次元HLF問題の完全サンプリング変種を,ターゲットの浅量子回路を正確にシミュレートするための高性能な2段階古典的スキームを提案する。 妥当なパラメータ仮定の下では、理論解析により、我々の古典的シミュレータは、ほとんどの問題インスタンスにおいて、短期量子プロセッサよりもランタイムを消費しないことが明らかになった。 さらに,本設計した並列スキームは,現在の量子ハードウェアによって実行されるグラフ状態回路をシミュレーションし検証するための,スケーラブルで高効率かつ操作上便利なツールであることを示す。

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