論文の概要: Proto-Quipper with Reversing and Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.22261v2
• Date: Wed, 20 Aug 2025 12:43:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-21 14:45:44.133128
• Title: Proto-Quipper with Reversing and Control
• Title（参考訳）: 反転制御型プロトクイッパー
• Authors: Peng Fu, Kohei Kishida, Neil J. Ross, Peter Selinger,
• Abstract要約: ダガー対称モノイド圏 R を用いて可逆かつ制御可能な回路のセマンティクスを定式化する。 すべての回路が可逆かつ/または制御可能であるわけではないので、可逆性と制御性を追跡するためにモダリティを持つ型システムを用いる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2748715105533024
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum programming language Quipper supports circuit operations such as reversing and controlling certain quantum circuits. Additionally, Quipper provides a function called with-computed, which can be used to program circuits of the form g; f; g-dagger. The latter is a common pattern in quantum circuit design. One benefit of using with-computed, as opposed to constructing the circuit g ; f; g-dagger directly from g, f, and g-dagger, is that it facilitates an important optimization. Namely, if the resulting circuit is later controlled, only f needs to be controlled; the circuits g and g-dagger need not even be controllable. In this paper, we formalize a semantics for reversible and controllable circuits, using a dagger symmetric monoidal category R to interpret reversible circuits, and a new notion we call a controllable category N, which encompasses the control and with-computed operations in Quipper. We extend the language Proto-Quipper with reversing, control and the with-computed operation. Since not all circuits are reversible and/or controllable, we use a type system with modalities to track reversibility and controllability. This generalizes the modality of Fu-Kishida-Ross-Selinger 2023. We give an abstract categorical semantics, and show that the type system and operational semantics are sound with respect to this semantics.
• Abstract（参考訳）: 量子プログラミング言語Quipperは、特定の量子回路の反転や制御などの回路操作をサポートする。 さらに、Quipperはwith-computedと呼ばれる関数を提供しており、これはg; f; g-daggerという形の回路をプログラムするのに使うことができる。 後者は量子回路設計において一般的なパターンである。 with-computedを使用する利点の1つは、回路 g ; f; g-dagger を g, f, g-dagger から直接構成することとは対照的に、重要な最適化を容易にすることである。 すなわち、結果の回路が後に制御される場合、fのみが制御される必要があり、gとg-daggerは制御可能である必要さえない。 本稿では, 可逆回路と可逆回路のセマンティクスを形式化し, ダガー対称モノイダル圏Rを用いて可逆回路を解釈する。 言語 Proto-Quipper を拡張して,リバース,制御,非計算操作を行う。 すべての回路が可逆かつ/または制御可能であるわけではないので、可逆性と制御性を追跡するためにモダリティを持つ型システムを用いる。 これにより、フ・岸田・ロス・セリンジャー2023のモダリティが一般化される。 我々は、抽象的な分類的意味論を与え、型システムと操作的意味論が、この意味論に関して健全であることを示す。

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