論文の概要: Lossy Compression for Schr\"odinger-style Quantum Simulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.11088v3
- Date: Sat, 2 Mar 2024 01:56:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-05 19:52:26.860202
- Title: Lossy Compression for Schr\"odinger-style Quantum Simulations
- Title（参考訳）: Schr\\odinger型量子シミュレーションのロッシー圧縮
- Authors: Noah Huffman, Dmitri Pavlichin, and Tsachy Weissman
- Abstract要約: 我々は、量子回路をシミュレートするために必要なビット数を減らすために、損失圧縮スキームとして、スカラーおよびベクトル量子化をシュリンガー型量子回路シミュレーションに適用する。
量子フーリエ変換の6量子ビットシミュレーションでは、15ビット/振幅で忠実度を104ドルの深さで0.9ドルに保つのに十分であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.517085754310237
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Simulating quantum circuits on classical hardware is a powerful and necessary
tool for developing and testing quantum algorithms and hardware as well as
evaluating claims of quantum supremacy in the Noisy Intermediate-Scale Quantum
(NISQ) regime. Schr\"odinger-style simulations are limited by the exponential
growth of the number of state amplitudes which need to be stored. In this work,
we apply scalar and vector quantization to Schr\"odinger-style quantum circuit
simulations as lossy compression schemes to reduce the number of bits needed to
simulate quantum circuits. Using quantization, we can maintain simulation
fidelities $>0.99$ when simulating the Quantum Fourier Transform, while using
only 7 significand bits in a floating-point number to characterize the real and
imaginary components of each amplitude. Furthermore, using vector quantization,
we propose a method to bound the number of bits/amplitude needed to store state
vectors in a simulation of a circuit that achieves a desired fidelity, and show
that for a 6 qubit simulation of the Quantum Fourier Transform, 15
bits/amplitude is sufficient to maintain fidelity $>0.9$ at $10^4$ depth.
- Abstract（参考訳）: 古典的ハードウェア上での量子回路のシミュレーションは、量子アルゴリズムとハードウェアの開発とテスト、およびノイズ中間量子(NISQ)システムにおける量子超越性(quantum supremacy)の主張を評価するための強力で必要なツールである。
Schr\\odingerスタイルのシミュレーションは、保存する必要がある状態振幅の指数関数的な増加によって制限される。
本研究では,量子回路をシミュレートするビット数を削減するために,スカラーとベクトル量子化を損失圧縮スキームとしてschr\"odingerスタイルの量子回路シミュレーションに適用する。
量子化を用いることで、量子フーリエ変換をシミュレートする際のシミュレーションフィデリティ$>0.99$を維持し、浮動小数点数において7ビットのみを使用して各振幅の実数成分と虚数成分を特徴づける。
さらに、ベクトル量子化を用いて、所望のフィリティを達成する回路のシミュレーションにおいて状態ベクトルを格納するのに必要なビット数/振幅を束縛する手法を提案し、量子フーリエ変換の6キュービットシミュレーションの場合、15ビット/振幅はフィリティを10^4$で0.9$に維持するのに十分であることを示す。
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