論文の概要: QuantumEyes: Towards Better Interpretability of Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07980v1
- Date: Tue, 14 Nov 2023 08:20:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-15 15:05:58.969589
- Title: QuantumEyes: Towards Better Interpretability of Quantum Circuits
- Title（参考訳）: QuantumEyes: 量子回路のより良い解釈可能性を目指して
- Authors: Shaolun Ruan, Qiang Guan, Paul Griffin, Ying Mao, Yong Wang
- Abstract要約: 本稿では,量子回路の解釈可能性を高めるインタラクティブな視覚解析システムQuantumEyesを提案する。
グローバルレベルの解析では、量子状態の変化とその基礎となる理由を説明するために、3つの複合的な可視化を行う。
局所的な解析のために、量子振幅が量子状態の確率にどのように影響するかを明確に示すために、新しい幾何学的可視化ダンポリオンチャートを設計する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.039166896674042
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computing offers significant speedup compared to classical computing,
which has led to a growing interest among users in learning and applying
quantum computing across various applications. However, quantum circuits, which
are fundamental for implementing quantum algorithms, can be challenging for
users to understand due to their underlying logic, such as the temporal
evolution of quantum states and the effect of quantum amplitudes on the
probability of basis quantum states. To fill this research gap, we propose
QuantumEyes, an interactive visual analytics system to enhance the
interpretability of quantum circuits through both global and local levels. For
the global-level analysis, we present three coupled visualizations to delineate
the changes of quantum states and the underlying reasons: a Probability Summary
View to overview the probability evolution of quantum states; a State Evolution
View to enable an in-depth analysis of the influence of quantum gates on the
quantum states; a Gate Explanation View to show the individual qubit states and
facilitate a better understanding of the effect of quantum gates. For the
local-level analysis, we design a novel geometrical visualization Dandelion
Chart to explicitly reveal how the quantum amplitudes affect the probability of
the quantum state. We thoroughly evaluated QuantumEyes as well as the novel
QuantumEyes integrated into it through two case studies on different types of
quantum algorithms and in-depth expert interviews with 12 domain experts. The
results demonstrate the effectiveness and usability of our approach in
enhancing the interpretability of quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、古典的コンピューティングに比べて大きなスピードアップをもたらし、様々なアプリケーションで量子コンピューティングを学習し応用するユーザーの間で関心が高まっている。
しかし、量子回路は量子アルゴリズムを実装する上で基本であり、量子状態の時間的発展や量子振幅が基底量子状態の確率に与える影響など、その基盤となる論理によって、ユーザが理解することが困難である。
この研究ギャップを埋めるために、グローバルレベルとローカルレベルの両方を通して量子回路の解釈可能性を高めるインタラクティブな視覚分析システムQuantumEyesを提案する。
確率概要(Probability Summary View) 量子状態の確率的進化を概観する状態進化ビュー(State Evolution View) 量子状態に対する量子ゲートの影響の詳細な分析を可能にする状態進化ビュー(State Evolution View) 個々の量子ビット状態を示し、量子ゲートの効果をよりよく理解するゲート説明ビュー(Gate Explanation View) である。
局所的解析のために,量子振幅が量子状態の確率にどのように影響するかを明らかにするために,新しい幾何学的可視化タンポレーションチャートを設計した。
我々は、量子アイとそれに統合された新しい量子アイを、2つの異なる量子アルゴリズムのケーススタディと12のドメインの専門家との詳細な専門家インタビューを通じて徹底的に評価した。
その結果,量子回路の解釈性を高めるための手法の有効性と有用性が示された。
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