論文の概要: SymPhase: Phase Symbolization for Fast Simulation of Stabilizer Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.03906v2
- Date: Wed, 22 Nov 2023 04:26:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-23 18:02:19.466584
- Title: SymPhase: Phase Symbolization for Fast Simulation of Stabilizer Circuits
- Title（参考訳）: 安定化回路の高速シミュレーションのための相記号化
- Authors: Wang Fang and Mingsheng Ying
- Abstract要約: 本稿では,回路を1回だけ前進させる,効率的な安定化回路シミュレーションアルゴリズムを提案する。
位相シンボル化を安定化器発生器に導入し、回路内のパウリ断層をシンボル表現として明示的に蓄積できるようにする。
本稿では, ビットベクトル符号化を用いて, シンボリック位相を安定化器テーブルーに統合し, 効率よく維持する方法を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5664433935013165
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This paper proposes an efficient stabilizer circuit simulation algorithm that
only traverses the circuit forward once. We introduce phase symbolization into
stabilizer generators, which allows possible Pauli faults in the circuit to be
accumulated explicitly as symbolic expressions in the phases of stabilizer
generators. This way, the measurement outcomes are also symbolic expressions,
and we can sample them by substituting the symbolic variables with concrete
values, without traversing the circuit repeatedly. We show how to integrate
symbolic phases into the stabilizer tableau and maintain them efficiently using
bit-vector encoding. A new data layout of the stabilizer tableau in memory is
proposed, which improves the performance of our algorithm (and other stabilizer
simulation algorithms based on the stabilizer tableau). We implement our
algorithm and data layout in a Julia package named SymPhase.jl, and compare it
with Stim, the state-of-the-art simulator, on several benchmarks. We show that
SymPhase.jl has superior performance in terms of sampling time, which is
crucial for generating a large number of samples for further analysis.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,回路を1回だけトラバースする効率的な安定化回路シミュレーションアルゴリズムを提案する。
安定化器発生器に位相記号を導入し、安定化器発生器の位相におけるシンボル表現として回路内のパウリ断層を明示的に蓄積できるようにする。
このようにして、測定結果はシンボリック表現であり、回路を繰り返すことなく、具体的な値でシンボル変数を置換することでそれらをサンプリングすることができる。
本稿では, ビットベクトル符号化を用いて, シンボリック位相を安定化器テーブルーに統合し, 効率よく維持する方法を示す。
メモリにおける安定化器テーブルーの新たなデータレイアウトを提案し,このアルゴリズムの性能を向上する(安定化器テーブルーに基づく他の安定化器シミュレーションアルゴリズム)。
我々は,JuliaパッケージのSymPhase.jlにアルゴリズムとデータレイアウトを実装し,いくつかのベンチマークで最先端シミュレータStimと比較した。
また, サンプリング時間の観点からはsymphase.jlの方が優れた性能を示し, さらなる解析のために多数のサンプルを生成するのに不可欠である。
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