論文の概要: Classical simulation of quantum circuits with partial and graphical stabiliser decompositions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.09202v1
• Date: Fri, 18 Feb 2022 14:04:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-24 17:32:56.378364
• Title: Classical simulation of quantum circuits with partial and graphical stabiliser decompositions
• Title（参考訳）: 部分および図形安定化器分解を伴う量子回路の古典シミュレーション
• Authors: Aleks Kissinger, John van de Wetering, Renaud Vilmart
• Abstract要約: より良好な分解を行う非安定化状態を考えることにより、シミュレーションを高速化できることを示す。 また、安定化器の項に魔法の状態を交換することのできる部分安定化器分解の新しい手法も見出す。 弊社の手法では、50量子ビットの1400Tカウントの隠れシフト回路を、消費者向けラップトップ上で数分で確実にシミュレートできる。
• 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: Recent developments in classical simulation of quantum circuits make use of clever decompositions of chunks of magic states into sums of efficiently simulable stabiliser states. We show here how, by considering certain non-stabiliser entangled states which have more favourable decompositions, we can speed up these simulations. This is made possible by using the ZX-calculus, which allows us to easily find instances of these entangled states in the simplified diagram representing the quantum circuit to be simulated. We additionally find a new technique of partial stabiliser decompositions that allow us to trade magic states for stabiliser terms. With this technique we require only $2^{\alpha t}$ stabiliser terms, where $\alpha\approx 0.396$, to simulate a circuit with T-count $t$. This matches the $\alpha$ found by Qassim et al., but whereas they only get this scaling in the asymptotic limit, ours applies for a circuit of any size. Our method builds upon a recently proposed scheme for simulation combining stabiliser decompositions and optimisation strategies implemented in the software QuiZX. With our techniques we manage to reliably simulate 50-qubit 1400 T-count hidden shift circuits in a couple of minutes on a consumer laptop.
• Abstract（参考訳）: 量子回路の古典的シミュレーションにおける最近の進展は、マジック状態のチャンクの巧妙な分解を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に利用する。 ここでは,より有利な分解を持つ非スタビリサー絡み合い状態を考えることで,これらのシミュレーションを高速化できることを示す。 これは、量子回路をシミュレートする簡単な図式で、これらの絡み合った状態のインスタンスを簡単に見つけることができるzx計算を用いて実現されている。 また、安定化器の項に魔法の状態を交換できる部分安定化器分解の新しい手法も見出す。 このテクニックでは、Tカウント$t$で回路をシミュレートするために$\alpha\approx 0.396$という2つの安定化項しか必要としない。 これは、qassimらによって発見された$\alpha$と一致するが、漸近的な限界でしかスケールできないが、任意の大きさの回路に適用できる。 提案手法は,ソフトウェアQuiZXで実装された安定化器分解と最適化戦略を組み合わせたシミュレーション手法に基づく。 弊社の手法では、50量子ビットの1400Tの隠れシフト回路を、消費者向けラップトップ上で数分で確実にシミュレートできる。

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