論文の概要: QuBEC: Boosting Equivalence Checking for Quantum Circuits with QEC Embedding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.10728v1
• Date: Tue, 19 Sep 2023 16:12:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-20 13:31:24.417352
• Title: QuBEC: Boosting Equivalence Checking for Quantum Circuits with QEC Embedding
• Title（参考訳）: QuBEC:QEC埋め込みによる量子回路の等価性チェックの強化
• Authors: Chao Lu, Navnil Choudhury, Utsav Banerjee, Abdullah Ash Saki, Kanad Basu
• Abstract要約: 本稿では,従来の手法に比べてレイテンシの低い量子同値チェック手法QuBECを提案する。 提案手法は,ベンチマーク回路の検証時間を最大271.49倍に短縮する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.15692939468851
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Quantum computing has proven to be capable of accelerating many algorithms by performing tasks that classical computers cannot. Currently, Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) machines struggle from scalability and noise issues to render a commercial quantum computer. However, the physical and software improvements of a quantum computer can efficiently control quantum gate noise. As the complexity of quantum algorithms and implementation increases, software control of quantum circuits may lead to a more intricate design. Consequently, the verification of quantum circuits becomes crucial in ensuring the correctness of the compilation, along with other processes, including quantum error correction and assertions, that can increase the fidelity of quantum circuits. In this paper, we propose a Decision Diagram-based quantum equivalence checking approach, QuBEC, that requires less latency compared to existing techniques, while accounting for circuits with quantum error correction redundancy. Our proposed methodology reduces verification time on certain benchmark circuits by up to $271.49 \times$, while the number of Decision Diagram nodes required is reduced by up to $798.31 \times$, compared to state-of-the-art strategies. The proposed QuBEC framework can contribute to the advancement of quantum computing by enabling faster and more efficient verification of quantum circuits, paving the way for the development of larger and more complex quantum algorithms.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、古典的なコンピュータではできないタスクを実行することで、多くのアルゴリズムを加速できることが証明されている。 現在、NISQ(Noisy Intermediate Scale Quantum)マシンは、商用量子コンピュータをレンダリングするためにスケーラビリティとノイズの問題に悩まされている。 しかし、量子コンピュータの物理的およびソフトウェア的改善は、量子ゲートノイズを効率的に制御することができる。 量子アルゴリズムと実装の複雑さが増すにつれて、量子回路のソフトウェア制御はより複雑な設計につながる可能性がある。 その結果、量子回路の検証は、量子誤り訂正やアサーションを含む他のプロセスとともに、コンパイルの正確性を保証するために重要となり、量子回路の忠実性を高めることができる。 本稿では,量子誤差補正冗長性を持つ回路を計算しながら,既存の手法に比べて遅延を少なくする決定図に基づく量子等価性チェック手法であるqubecを提案する。 提案手法は,特定のベンチマーク回路上での検証時間を最大271.49 \times$に削減する一方,必要な決定ダイアグラムノード数は最先端戦略と比較して最大798.31 \times$に削減する。 提案するqubecフレームワークは、より高速で効率的な量子回路の検証を可能にし、より大規模で複雑な量子アルゴリズムの開発への道を開くことによって、量子コンピューティングの進歩に貢献することができる。

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