論文の概要: Efficient quantum circuit simulation using a multi-qubit Bloch vector representation of density matrices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.13962v2
• Date: Fri, 11 Feb 2022 10:25:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-06 21:34:29.867272
• Title: Efficient quantum circuit simulation using a multi-qubit Bloch vector representation of density matrices
• Title（参考訳）: 密度行列のマルチ量子ビットブロッホベクトル表現を用いた効率的な量子回路シミュレーション
• Authors: Qunsheng Huang and Christian B. Mendl
• Abstract要約: テンソル積による$n$ qubitsへの一般化は、長さ 4n$ の実ベクトルによる密度作用素を表す。 本研究は,ノイズを含む量子回路シミュレーションを目的とした手法である。
• 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: In the Bloch sphere picture, one finds the coefficients for expanding a single-qubit density operator in terms of the identity and Pauli matrices. A generalization to $n$ qubits via tensor products represents a density operator by a real vector of length $4^n$, conceptually similar to a statevector. Here, we study this approach for the purpose of quantum circuit simulation, including noise processes. The tensor structure leads to computationally efficient algorithms for applying circuit gates and performing few-qubit quantum operations. In view of variational circuit optimization, we study ``backpropagation'' through a quantum circuit and gradient computation based on this representation, and generalize our analysis to the Lindblad equation for modeling the (non-unitary) time evolution of a density operator.
• Abstract（参考訳）: ブロッホ球面図(bloch sphere picture)では、単位元とポーリ行列の観点から単量子密度作用素を展開する係数を求める。 テンソル積による$n$ qubitsへの一般化は、状態ベクトルと概念的に類似した長さ 4^n$ の実ベクトルによる密度作用素を表す。 本稿では,ノイズ処理を含む量子回路シミュレーションを目的とした手法を提案する。 テンソル構造は、回路ゲートを適用し、数量子ビットの量子演算を実行する計算効率のよいアルゴリズムをもたらす。 変分回路最適化の観点から,量子回路と勾配計算を通した ``backpropagation' を考察し,密度作用素の(非ユニタリな)時間発展をモデル化するためのlindblad方程式に解析を一般化する。

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