論文の概要: A Framework for Quantum Finite-State Languages with Density Mapping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.02776v1
- Date: Wed, 3 Jul 2024 03:06:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-04 15:44:50.202878
- Title: A Framework for Quantum Finite-State Languages with Density Mapping
- Title（参考訳）: 密度写像を用いた量子有限状態言語のためのフレームワーク
- Authors: SeungYeop Baik, Sicheol Sung, Yo-Sub Han,
- Abstract要約: 量子有限状態オートマトン(Quantum finite-state Automaticon, QFA)は、有限メモリを持つ量子系の進化をシミュレートする理論モデルである。
本稿では,QFAを構築し,シミュレーション精度を最大化するための,シンプルで直感的な方法を提供するフレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.1133049660590615
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: A quantum finite-state automaton (QFA) is a theoretical model designed to simulate the evolution of a quantum system with finite memory in response to sequential input strings. We define the language of a QFA as the set of strings that lead the QFA to an accepting state when processed from its initial state. QFAs exemplify how quantum computing can achieve greater efficiency compared to classical computing. While being one of the simplest quantum models, QFAs are still notably challenging to construct from scratch due to the preliminary knowledge of quantum mechanics required for superimposing unitary constraints on the automata. Furthermore, even when QFAs are correctly assembled, the limitations of a current quantum computer may cause fluctuations in the simulation results depending on how an assembled QFA is translated into a quantum circuit. We present a framework that provides a simple and intuitive way to build QFAs and maximize the simulation accuracy. Our framework relies on two methods: First, it offers a predefined construction for foundational types of QFAs that recognize special languages MOD and EQU. They play a role of basic building blocks for more complex QFAs. In other words, one can obtain more complex QFAs from these foundational automata using standard language operations. Second, we improve the simulation accuracy by converting these QFAs into quantum circuits such that the resulting circuits perform well on noisy quantum computers. Our framework is available at https://github.com/sybaik1/qfa-toolkit.
- Abstract（参考訳）: 量子有限状態オートマトン(Quantum finite-state Automaticon, QFA)は、連続的な入力文字列に対応する有限メモリを持つ量子系の進化をシミュレートする理論モデルである。
我々は、QFAの言語を、初期状態から処理されたときに、QFAを受け入れ状態に導く文字列の集合として定義する。
QFAは、量子コンピューティングが古典的コンピューティングよりも高い効率を達成することを実証している。
最も単純な量子モデルの一つではあるが、QFAは、オートマトン上のユニタリ制約を重畳するために必要な量子力学の予備知識のため、スクラッチから構築することが依然として困難である。
さらに、QFAが正しく組み立てられたとしても、現在の量子コンピュータの限界は、組み立てられたQFAが量子回路にどのように変換されるかによってシミュレーション結果の変動を引き起こす可能性がある。
本稿では,QFAを構築し,シミュレーション精度を最大化するための,シンプルで直感的な方法を提供するフレームワークを提案する。
まず、特別な言語MODとEQUを認識する基礎的なQFAの構成を提供する。
彼らはより複雑なQFAのための基本的なビルディングブロックの役割を担っている。
言い換えれば、これらの基礎的オートマトンから標準言語操作を用いてより複雑なQFAを得ることができる。
第2に、これらのQFAを量子回路に変換し、その結果の回路がノイズの多い量子コンピュータ上で良好に動作するようにすることで、シミュレーション精度を向上させる。
私たちのフレームワークはhttps://github.com/sybaik1/qfa-toolkit.comで利用可能です。
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