論文の概要: Clifford-based Circuit Cutting for Quantum Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.10788v1
• Date: Sun, 19 Mar 2023 22:56:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-21 17:19:04.073730
• Title: Clifford-based Circuit Cutting for Quantum Simulation
• Title（参考訳）: 量子シミュレーションのためのclifford-based circuit cutting
• Authors: Kaitlin N. Smith, Michael A. Perlin, Pranav Gokhale, Paige Frederick, David Owusu-Antwi, Richard Rines, Victory Omole, Frederic T. Chong
• Abstract要約: 我々は高忠実でスケーラブルな量子回路シミュレーションのための新しいアプローチであるSuper.techのSuperSimフレームワークをデビューさせた。 SuperSimは、Cliffordベースのシミュレーションと回路切断という、加速量子回路シミュレーションのための2つの重要な技術を採用している。 以上の結果から,Clifford を用いた回路切断は準クリフォード回路のシミュレーションを高速化し,100 ビットの量子ビットをモデストランタイムで評価できることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.964626695457492
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computing has potential to provide exponential speedups over classical computing for many important applications. However, today's quantum computers are in their early stages, and hardware quality issues hinder the scale of program execution. Benchmarking and simulation of quantum circuits on classical computers is therefore essential to advance the understanding of how quantum computers and programs operate, enabling both algorithm discovery that leads to high-impact quantum computation and engineering improvements that deliver to more powerful quantum systems. Unfortunately, the nature of quantum information causes simulation complexity to scale exponentially with problem size. In this paper, we debut Super.tech's SuperSim framework, a new approach for high fidelity and scalable quantum circuit simulation. SuperSim employs two key techniques for accelerated quantum circuit simulation: Clifford-based simulation and circuit cutting. Through the isolation of Clifford subcircuit fragments within a larger non-Clifford circuit, resource-efficient Clifford simulation can be invoked, leading to significant reductions in runtime. After fragments are independently executed, circuit cutting and recombination procedures allow the final output of the original circuit to be reconstructed from fragment execution results. Through the combination of these two state-of-art techniques, SuperSim is a product for quantum practitioners that allows quantum circuit evaluation to scale beyond the frontiers of current simulators. Our results show that Clifford-based circuit cutting accelerates the simulation of near-Clifford circuits, allowing 100s of qubits to be evaluated with modest runtimes.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、多くの重要なアプリケーションに対して古典コンピューティングよりも指数関数的なスピードアップを提供する可能性がある。 しかし、今日の量子コンピュータは初期段階にあり、ハードウェア品質の問題によりプログラム実行の規模は低下している。 したがって、古典的コンピュータ上での量子回路のベンチマークとシミュレーションは、量子コンピュータとプログラムの動作を理解するのに不可欠であり、アルゴリズムの発見と、より強力な量子システムを実現するエンジニアリングの改善の両方を可能にする。 残念ながら、量子情報の性質はシミュレーションの複雑さを問題の大きさで指数関数的に拡大させる。 本稿では,高忠実かつスケーラブルな量子回路シミュレーションのための新しいアプローチであるSuper.techのSuperSimフレームワークについて紹介する。 SuperSimは、Cliffordベースのシミュレーションと回路切断という、加速量子回路シミュレーションのための2つの重要な技術を採用している。 より大きな非クリフォード回路内のクリフォード部分回路断片の分離により、資源効率の高いクリフォードシミュレーションが実行可能となり、実行時間が大幅に減少する。 フラグメントが独立に実行されると、回路切断と組換え処理により、フラグメント実行結果から元の回路の最終出力を再構築することができる。 これら2つの最先端技術を組み合わせることで、SuperSimは量子回路評価を現在のシミュレーターのフロンティアを越えてスケールできる量子実践者のための製品である。 その結果,cliffordベースの回路切断は,クリフォード近傍回路のシミュレーションを高速化し,100キュービットの動作を控えめなランタイムで評価できることがわかった。

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