論文の概要: Automatic Test Pattern Generation for Robust Quantum Circuit Testing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.10697v4
• Date: Wed, 4 Sep 2024 15:50:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-07 07:30:16.611454
• Title: Automatic Test Pattern Generation for Robust Quantum Circuit Testing
• Title（参考訳）: ロバスト量子回路テストのための自動テストパターン生成
• Authors: Kean Chen, Mingsheng Ying,
• Abstract要約: 量子テストパターンを表現するための安定化プロジェクタ分解(SPD)を導入する。 我々はクリフォードのみの回路を用いてテストアプリケーション(すなわち状態準備と測定)を構築する。 我々はSPD生成アルゴリズムと、SPDの生成における局所性と空間性の両方を活用するいくつかの加速技術を開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.860149267706221
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum circuit testing is essential for detecting potential faults in realistic quantum devices, while the testing process itself also suffers from the inexactness and unreliability of quantum operations. This paper alleviates the issue by proposing a novel framework of automatic test pattern generation (ATPG) for robust testing of logical quantum circuits. We introduce the stabilizer projector decomposition (SPD) for representing the quantum test pattern, and construct the test application (i.e., state preparation and measurement) using Clifford-only circuits, which are rather robust and efficient as evidenced in the fault-tolerant quantum computation. However, it is generally hard to generate SPDs due to the exponentially growing number of the stabilizer projectors. To circumvent this difficulty, we develop an SPD generation algorithm, as well as several acceleration techniques which can exploit both locality and sparsity in generating SPDs. The effectiveness of our algorithms are validated by 1) theoretical guarantees under reasonable conditions, 2) experimental results on commonly used benchmark circuits, such as Quantum Fourier Transform (QFT), Quantum Volume (QV) and Bernstein-Vazirani (BV) in IBM Qiskit.
• Abstract（参考訳）: 量子回路テストは、現実的な量子デバイスにおける潜在的な欠陥を検出するのに不可欠であるが、テストプロセス自体も、量子演算の不正確さと信頼性に悩まされている。 本稿では、論理量子回路のロバストなテストのための新しいテストパターン生成フレームワーク(ATPG)を提案することにより、この問題を軽減する。 本稿では, 量子テストパターンを表す安定型プロジェクタ分解(SPD)を導入し, クリフォードのみの回路を用いて, 耐故障性量子計算で証明されたように, 比較的堅牢で効率的なテストアプリケーション(状態準備と測定)を構築した。 しかし、安定プロジェクタの指数的な増加により、一般的にSPDを生成することは困難である。 この難しさを回避するため,SPD生成アルゴリズムと,SPD生成における局所性と疎性の両方を活用できる加速度技術を開発した。 アルゴリズムの有効性を検証した。 1) 合理的条件下での理論的保証 2) IBM QiskitのQuantum Fourier Transform(QFT)、Quantum Volume(QV)、Bernstein-Vazirani(BV)などの一般的なベンチマーク回路の実験結果。

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