論文の概要: Dynamic T-decomposition for classical simulation of quantum circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.17182v1
- Date: Sun, 22 Dec 2024 22:51:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-24 15:56:22.946141
- Title: Dynamic T-decomposition for classical simulation of quantum circuits
- Title（参考訳）: 量子回路の古典シミュレーションのための動的T分解
- Authors: Wira Azmoon Ahmad, Matthew Sutcliffe,
- Abstract要約: 量子回路は、安定化状態 (T-) を$O (2alpha t)$時間で分解することで、古典的なハードウェアでシミュレートすることができることが知られている。
本研究では、最も一般化されたT分解を行い、$alpha=1$の低効率を実現し、これを適用可能な共通構造を特定する。
我々は、古典的シミュレーション、特にある種の共通回路クラスにおいて、全体的な$alpha$とそれによる全体のランタイムの大幅な削減を観察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: It is known that a quantum circuit may be simulated with classical hardware via stabilizer state (T-)decomposition in $O(2^{\alpha t})$ time, given $t$ non-Clifford gates and a decomposition efficiency $\alpha$. The past years have seen a number of papers presenting new decompositions of lower $\alpha$ to reduce this runtime and enable simulation of ever larger circuits. More recently, it has been demonstrated that well placed applications of apparently weaker (higher $\alpha$) decompositions can in fact result in better overall efficiency when paired with the circuit simplification strategies of ZX-calculus. In this work, we take the most generalized T-decomposition (namely vertex cutting), which achieves a poor efficiency of $\alpha=1$, and identify common structures to which applying this can, after simplification via ZX-calculus rewriting, yield very strong effective efficiencies $\alpha_{\text{eff}}\ll1$. By taking into account this broader scope of the ZX-diagram and incorporating the simplification facilitated by the well-motivated cuts, we derive a handful of efficient T-decompositions whose applicabilities are relatively frequent. In benchmarking these new 'dynamic' decompositions against the existing alternatives, we observe a significant reduction in overall $\alpha$ and hence overall runtime for classical simulation, particularly for certain common circuit classes.
- Abstract（参考訳）: 量子回路は古典的なハードウェアで、安定化状態(T-)分解を$O(2^{\alpha t})$時間で行うことができ、非クリフォードゲートと分解効率$\alpha$が与えられる。
過去数年間、このランタイムを減らし、さらに大きな回路のシミュレーションを可能にするために、$\alpha$の新たな分解を提示する論文が数多く見られた。
より最近では、ZX-計算の回路単純化戦略と組み合わせることで、明らかに弱い(高い$\alpha$)分解の十分に配置された応用が、実際はより優れた全体的な効率をもたらすことが示されている。
本研究では、最も一般化されたT-分解(すなわち頂点切断)を用いて、$\alpha=1$の低効率を実現し、これを適用可能な共通構造を特定し、ZX-計算による書き換えを単純化した後、非常に強力な実効効率$\alpha_{\text{eff}}\ll1$を得る。
ZX-ダイアグラムのこの広い範囲を考慮し、モチベーションの良いカットによって促進される単純化を取り入れることで、比較的頻繁に適用可能な効率の良いT分解を導出する。
これらの新しい「動的」分解を既存の代替品に対してベンチマークすると、$\alpha$とそれ故に古典的シミュレーション、特にある種の共通回路クラスに対する全体のランタイムの大幅な削減が観察される。
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