論文の概要: Simulating Quantum Circuits by Model Counting

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.07197v1
• Date: Mon, 11 Mar 2024 22:40:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-13 23:20:51.141036
• Title: Simulating Quantum Circuits by Model Counting
• Title（参考訳）: モデルカウントによる量子回路のシミュレーション
• Authors: Jingyi Mei, Marcello Bonsangue and Alfons Laarman
• Abstract要約: 重み付きモデル計数により、普遍量子回路の強いシミュレーションを効率的に行うことができることを示す。 我々の研究は、量子回路の効率的なコンパイルを実現するために、既存の強力な古典的推論ツールを応用する方法を開拓する。
• 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: Quantum circuit compilation comprises many computationally hard reasoning tasks that nonetheless lie inside #$\mathbf{P}$ and its decision counterpart in $\mathbf{PP}$. The classical simulation of general quantum circuits is a core example. We show for the first time that a strong simulation of universal quantum circuits can be efficiently tackled through weighted model counting by providing a linear encoding of Clifford+T circuits. To achieve this, we exploit the stabilizer formalism by Knill, Gottesmann, and Aaronson and the fact that stabilizer states form a basis for density operators. With an open-source simulator implementation, we demonstrate empirically that model counting often outperforms state-of-the-art simulation techniques based on the ZX calculus and decision diagrams. Our work paves the way to apply the existing array of powerful classical reasoning tools to realize efficient quantum circuit compilation; one of the obstacles on the road towards quantum supremacy.
• Abstract（参考訳）: 量子回路のコンパイルは、#$\mathbf{P}$ と $\mathbf{PP}$ の中にある多くの計算難解な推論タスクから構成される。 一般量子回路の古典的なシミュレーションは中核的な例である。 本稿では、clifford+t回路の線形符号化により、重み付きモデルカウントにより、ユニバーサル量子回路の強力なシミュレーションを効率的に行うことを初めて示す。 これを達成するために、knill、gottesmann、aaronsonによる安定化形式を活用し、安定化状態が密度作用素の基礎を形成するという事実を利用する。 オープンソースシミュレータの実装により,zx計算と決定ダイアグラムに基づくシミュレーション手法において,モデルカウントがしばしば最先端シミュレーション技術を上回ることを実証的に示す。 私たちの研究は、効率的な量子回路のコンパイルを実現するために、既存の強力な古典的推論ツールを適用する方法を示しています。

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