論文の概要: Simulating Quantum Computations on Classical Machines: A Survey

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.16505v1
• Date: Tue, 28 Nov 2023 04:48:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-29 20:01:50.453478
• Title: Simulating Quantum Computations on Classical Machines: A Survey
• Title（参考訳）: 古典機械における量子計算のシミュレーション:サーベイ
• Authors: Kieran Young, Marcus Scese, Ali Ebnenasir
• Abstract要約: 本稿では,150以上のシミュレータと量子ライブラリを網羅的に研究する。 我々は、アクティブに維持されているシミュレータをショートリスト化し、10キュービット以上の量子アルゴリズムのシミュレーションを可能にする。 我々は,シュロディンガー法,ファインマン経路積分法,ハイゼンベルク法,ハイブリッド法など,最も重要なシミュレーション手法の分類法を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a comprehensive study of quantum simulation methods and quantum simulators for classical computers. We first study an exhaustive set of 150+ simulators and quantum libraries. Then, we short-list the simulators that are actively maintained and enable simulation of quantum algorithms for more than 10 qubits. As a result, we realize that most efficient and actively maintained simulators have been developed after 2010. We also provide a taxonomy of the most important simulation methods, namely Schrodinger-based, Feynman path integrals, Heisenberg-based, and hybrid methods. We observe that most simulators fall in the category of Schrodinger-based approaches. However, there are a few efficient simulators belonging to other categories. We also make note that quantum frameworks form their own class of software tools that provide more flexibility for algorithm designers with a choice of simulators/simulation method. Another contribution of this study includes the use and classification of optimization methods used in a variety of simulators. We observe that some state-of-the-art simulators utilize a combination of software and hardware optimization techniques to scale up the simulation of quantum circuits. We summarize this study by providing a roadmap for future research that can further enhance the use of quantum simulators in education and research.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,古典計算機における量子シミュレーション手法と量子シミュレータの総合的研究について述べる。 まず、150以上のシミュレーターと量子ライブラリーを網羅的に研究する。 そして、アクティブに維持されているシミュレータをショートリスト化し、10キュービット以上の量子アルゴリズムのシミュレーションを可能にする。 その結果,2010年以降,最も効率的でアクティブなシミュレータが開発されていることがわかった。 また,シュロディンガー法,ファインマン経路積分法,ハイゼンベルク法,ハイブリッド法など,最も重要なシミュレーション手法の分類法を提案する。 ほとんどのシミュレータは、シュロディンガーに基づくアプローチのカテゴリに該当する。 しかし、他のカテゴリに属する効率的なシミュレータはいくつか存在する。 また、量子フレームワークが独自のソフトウェアツールのクラスを形成し、シミュレーター/シミュレーションメソッドを選択することで、アルゴリズム設計者にさらなる柔軟性を提供することに留意する。 この研究のもうひとつの貢献は、様々なシミュレータで使用される最適化手法の使用と分類である。 現状のシミュレータの中には、ソフトウェアとハードウェアの最適化技術を組み合わせて量子回路のシミュレーションをスケールアップするものもある。 本研究は,教育と研究における量子シミュレータの利用をさらに促進するための今後の研究のロードマップを提供することで要約する。

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