論文の概要: Simulating quantum circuits with ZX-calculus reduced stabiliser decompositions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.01076v1
• Date: Thu, 2 Sep 2021 16:42:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 08:25:56.146666
• Title: Simulating quantum circuits with ZX-calculus reduced stabiliser decompositions
• Title（参考訳）: ZX計算による安定化器分解のシミュレーション
• Authors: Aleks Kissinger and John van de Wetering
• Abstract要約: 量子回路の古典的強大なシミュレーションのための拡張手法を提案する。 この手法は、ZX計算に基づく自動単純化戦略と、安定化器の和法を組み合わせたものである。
• 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: We introduce an enhanced technique for strong classical simulation of quantum circuits which combines the `sum-of-stabilisers' method with an automated simplification strategy based on the ZX-calculus. Recently it was shown that quantum circuits can be classically simulated by expressing the non-stabiliser gates in a circuit as magic state injections and decomposing them in chunks of 2-6 states at a time, obtaining sums of (efficiently-simulable) stabiliser states with many fewer terms than the naive approach. We adapt these techniques from the original setting of Clifford circuits with magic state injection to generic ZX-diagrams and show that, by interleaving this "chunked" decomposition with a ZX-calculus-based simplification strategy, we can obtain stabiliser decompositions that are many orders of magnitude smaller than existing approaches. We illustrate this technique to perform exact norm calculations (and hence strong simulation) on the outputs of random 50- and 100-qubit Clifford+T circuits with up to 70 T-gates as well as a family of hidden shift circuits previously considered by Bravyi and Gosset with over 1000 T-gates.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,ZX計算に基づく「安定性の仮定」法と自動単純化戦略を組み合わせた量子回路の古典的強大なシミュレーション手法を提案する。 近年、量子回路は、回路内の非スタビリザーゲートをマジック状態注入として表現し、一度に2-6状態のチャンクで分解し、ナイーブアプローチよりも多くの少ない項で(効率的にシミュレーション可能な)スタビリザー状態の和を得ることによって、古典的なシミュレーションが可能であることが示されている。 これらの手法を,ジェネリックZX-ダイアグラムにマジック状態注入を施したクリフォード回路の当初設定から適用し,この「チャンク」分解をZX計算に基づく単純化戦略でインターリーブすることにより,既存手法よりも桁違いに小さい安定化器分解が得られることを示す。 本稿では,70個のTゲートを持つ50ビットおよび100ビットのClifford+T回路と,1000個以上のTゲートを持つBravyiとGossetによる隠蔽シフト回路の出力に対して,この手法を用いて正確なノルム計算を行う。

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