論文の概要: Equivalence Checking of Parameterized Quantum Circuits: Verifying the
Compilation of Variational Quantum Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.12166v1
- Date: Fri, 21 Oct 2022 18:00:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 19:29:16.752015
- Title: Equivalence Checking of Parameterized Quantum Circuits: Verifying the
Compilation of Variational Quantum Algorithms
- Title（参考訳）: パラメータ化量子回路の等価性検証:変分量子アルゴリズムのコンパイル検証
- Authors: Tom Peham, Lukas Burgholzer and Robert Wille
- Abstract要約: 変分量子アルゴリズムは量子古典ハイブリッドアルゴリズムの有望なクラスとして導入された。
パラメータ化量子回路が正しくコンパイルされていることを検証することが不可欠である。
回路をパラメータで扱える手法はまだ提案されていない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.610459670994051
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms have been introduced as a promising class of
quantum-classical hybrid algorithms that can already be used with the noisy
quantum computing hardware available today by employing parameterized quantum
circuits. Considering the non-trivial nature of quantum circuit compilation and
the subtleties of quantum computing, it is essential to verify that these
parameterized circuits have been compiled correctly. Established equivalence
checking procedures that handle parameter-free circuits already exist. However,
no methodology capable of handling circuits with parameters has been proposed
yet. This work fills this gap by showing that verifying the equivalence of
parameterized circuits can be achieved in a purely symbolic fashion using an
equivalence checking approach based on the ZX-calculus. At the same time,
proofs of inequality can be efficiently obtained with conventional methods by
taking advantage of the degrees of freedom inherent to parameterized circuits.
We implemented the corresponding methods and proved that the resulting
methodology is complete. Experimental evaluations (using the entire parametric
ansatz circuit library provided by Qiskit as benchmarks) demonstrate the
efficacy of the proposed approach. The implementation is open source and
publicly available as part of the equivalence checking tool QCEC
(https://github.com/cda-tum/qcec) which is part of the Munich Quantum Toolkit
(MQT).
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズムは量子古典ハイブリッドアルゴリズムの有望なクラスとして導入され、パラメータ化量子回路を用いて現在利用可能なノイズの多い量子コンピューティングハードウェアで既に使用することができる。
量子回路コンパイルの非自明な性質と量子コンピューティングの微妙さを考えると、これらのパラメータ化回路が正しくコンパイルされていることを検証することが不可欠である。
パラメータフリー回路を扱う等価チェック手順がすでに存在する。
しかし,回路をパラメータで扱える手法はまだ提案されていない。
本研究は、ZX計算に基づく等価チェック手法を用いて、パラメータ化回路の等価性を純粋に象徴的に検証できることを示し、このギャップを埋める。
同時に、パラメータ化回路に固有の自由度を利用して、従来の方法で不等式証明を効率的に得ることができる。
提案手法を実装し,提案手法が完全であることを実証した。
Qiskit氏がベンチマークとして提供するパラメトリックアンサッツ回路ライブラリ全体を使用)実験により,提案手法の有効性が示された。
この実装はオープンソースであり、ミュンヘン量子ツールキット(MQT)の一部である同値チェックツールQCEC(https://github.com/cda-tum/qcec)の一部として公開されている。
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