論文の概要: Joint Cutting for Hybrid Schrödinger-Feynman Simulation of Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.06959v1
- Date: Mon, 10 Feb 2025 19:01:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-12 14:07:27.672515
- Title: Joint Cutting for Hybrid Schrödinger-Feynman Simulation of Quantum Circuits
- Title（参考訳）: ハイブリッドSchrödinger-Feynman法による量子回路の切削
- Authors: Laura S. Herzog, Lukas Burgholzer, Christian Ufrecht, Daniel D. Scherer, Robert Wille,
- Abstract要約: ジョイントカット」は標準的なHSFシミュレーションを最大$approx 4000times$で上回ります。
提案された改良はシミュレーション時間を短縮し、残りの課題を強調するのに役立つ。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.1053323247531255
- License:
- Abstract: Despite the continuous advancements in size and robustness of real quantum devices, reliable large-scale quantum computers are not yet available. Hence, classical simulation of quantum algorithms remains crucial for testing new methods and estimating quantum advantage. Pushing classical simulation methods to their limit is essential, particularly due to their inherent exponential complexity. Besides the established Schr\"odinger-style full statevector simulation, so-called Hybrid Schr\"odinger-Feynman (HSF) approaches have shown promise to make simulations more efficient. HSF simulation employs the idea of "cutting" the circuit into smaller parts, reducing their execution times. This, however, comes at the cost of an exponential overhead in the number of cuts. Inspired by the domain of Quantum Circuit Cutting, we propose an HSF simulation method based on the idea of "joint cutting" to significantly reduce the aforementioned overhead. This means that, prior to the cutting procedure, gates are collected into "blocks" and all gates in a block are jointly cut instead of individually. We investigate how the proposed refinement can help decrease simulation times and highlight the remaining challenges. Experimental evaluations show that "joint cutting" can outperform the standard HSF simulation by up to a factor $\approx 4000\times$ and the Schr\"odinger-style simulation by a factor $\approx 200\times$ for suitable instances. The implementation is available at https://github.com/cda-tum/mqt-qsim-joint-cutting.
- Abstract（参考訳）: 実際の量子デバイスのサイズと堅牢性の継続的な進歩にもかかわらず、信頼性の高い大規模量子コンピュータはまだ利用できない。
したがって、量子アルゴリズムの古典的なシミュレーションは新しい方法を試し、量子優位性を推定するためには依然として不可欠である。
古典的なシミュレーション手法をその極限に押し付けることは、特にその本質的に指数関数的な複雑さのために不可欠である。
確立されたSchr\"odingerスタイルのフルステートベクターシミュレーションに加えて、いわゆるHybrid Schr\"odinger-Feynman (HSF)アプローチでは、シミュレーションをより効率的にすることが約束されている。HSFシミュレーションでは、回路をより小さな部分に切断し、実行時間を短縮するというアイデアが採用されている。しかし、量子回路切断の領域から着想を得たHSFシミュレーション手法では、上記のオーバーヘッドを大幅に削減する"ジョイントカット"というアイデアに基づいたHSFシミュレーション手法を提案している。これは、カット手順の前にゲートを個別にカットし、ブロック内のすべてのゲートを個別にカットすることを意味する。我々は、シミュレーションを改良し、残りのシミュレーションの時間を短縮する上で、HSFシミュレーションが有効であることを示す。
実装はhttps://github.com/cda-tum/mqt-qsim-joint-cuttingで公開されている。
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