論文の概要: Hybrid quantum-classical circuit simplification with the ZX-calculus
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.06071v1
- Date: Mon, 13 Sep 2021 15:45:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-15 05:18:57.992230
- Title: Hybrid quantum-classical circuit simplification with the ZX-calculus
- Title（参考訳）: ZX計算によるハイブリッド量子古典回路の単純化
- Authors: Agust\'in Borgna, Simon Perdrix, Beno\^it Valiron
- Abstract要約: この研究は、ハイブリッド回路の中間表現として、ZX-groundと呼ばれる形式的なグラフィカルなZX計算を拡張している。
グラフのサイズを小さくするZX-グラウンドダイアグラムに対して,多数のgFlow保存最適化ルールを導出する。
抽出回路の古典ゲートで実装可能な回路状ZX地上図のセグメントを検出するための一般的な手順を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a complete optimization procedure for hybrid quantum-classical
circuits with classical parity logic. While common optimization techniques for
quantum algorithms focus on rewriting solely the pure quantum segments, there
is interest in applying a global optimization process for applications such as
quantum error correction and quantum assertions.
This work, based on the pure-quantum circuit optimization procedure by Duncan
et al., uses an extension of the formal graphical ZX-calculus called ZX-ground
as an intermediary representation of the hybrid circuits to allow for granular
optimizations below the quantum-gate level. We define a translation from hybrid
circuits into diagrams that admit the graph-theoretical focused-gFlow property,
needed for the final extraction back into a circuit. We then derive a number of
gFlow-preserving optimization rules for ZX-ground diagrams that reduce the size
of the graph, and devise an strategy to find optimization opportunities by
rewriting the diagram guided by a Gauss elimination process. Then, after
extracting the circuit, we present a general procedure for detecting segments
of circuit-like ZX-ground diagrams which can be implemented with classical
gates in the extracted circuit. We have implemented our optimization procedure
as an extension to the open-source python library PyZX.
- Abstract（参考訳）: 古典パリティ論理を持つハイブリッド量子古典回路の完全最適化手順を提案する。
量子アルゴリズムの一般的な最適化手法は純粋量子セグメントのみを書き換えることに重点を置いているが、量子エラー補正や量子アサーションのようなアプリケーションにグローバルな最適化プロセスを適用することには関心がある。
この研究はduncanらによる純粋量子回路最適化手法に基づいており、zx-groundと呼ばれる公式なグラフィカルなzx計算の延長をハイブリッド回路の中間表現として使用し、量子ゲートレベル以下の粒度の最適化を可能にする。
我々は,ハイブリッド回路から図形への変換を定義し,最終抽出に必要なグラフ理論の焦点-gFlow特性を回路に還元する。
次に,zx-groundダイアグラムのgflow保存最適化ルールを導出し,グラフのサイズを小さくし,ガウス除去プロセスで導かれた図を書き換えて最適化機会を求める戦略を考案する。
そして,回路を抽出した後,抽出回路の古典ゲートで実装可能な回路状ZX地上図のセグメントを検出するための一般的な手順を提案する。
我々はオープンソースのpythonライブラリPyZXの拡張として最適化手順を実装した。
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