論文の概要: Fast and memory efficient strong simulation of noisy adaptive linear optical circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05699v1
- Date: Fri, 07 Mar 2025 18:59:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-10 12:21:57.191163
- Title: Fast and memory efficient strong simulation of noisy adaptive linear optical circuits
- Title（参考訳）: 雑音適応型線形光回路の高速・メモリ効率強いシミュレーション
- Authors: Timothée Goubault de Brugière, Nicolas Heurtel,
- Abstract要約: 本稿では,出力振幅を多変量部分微分としてモデル化するアルゴリズムを提案する。
メモリに関しては、根から葉までの1つの経路を保存すればすべての振幅を繰り返すのに十分であり、アートメソッドの最速状態に対して$binomn+m-1n$とは対照的に、わずか2n$の要素しか必要としない。
このアプローチは、ノイズとフィードフォワードの両方のシナリオを無視可能なコストで拡張しながら、時間メモリのトレードオフを効果的にバランスさせる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Exactly computing the full output distribution of linear optical circuits remains a challenge, as existing methods are either time-efficient but memory-intensive or memory-efficient but slow. Moreover, any realistic simulation must account for noise, and any viable quantum computing scheme based on linear optics requires feedforward. In this paper, we propose an algorithm that models the output amplitudes as partial derivatives of a multivariate polynomial. The algorithm explores the lattice of all intermediate partial derivatives, where each derivative is used to compute more efficiently ones with higher degree. In terms of memory, storing one path from the root to the leaves is sufficient to iterate over all amplitudes and requires only $2^n$ elements, as opposed to $\binom{n+m-1}{n}$ for the fastest state of the art method. This approach effectively balances the time-memory trade-off while extending to both noisy and feedforward scenarios with negligible cost. To the best of our knowledge, this is the first approach in the literature to meet all these requirements. We demonstrate how this method enables the simulation of systems that were previously out of reach, while providing a concrete implementation and complexity analysis.
- Abstract（参考訳）: 線形光学回路の完全な出力分布を正確に計算することは、既存の手法は時間効率だがメモリ効率は高いが、遅いため、依然として困難である。
さらに、現実的なシミュレーションはノイズを考慮しなければなりませんし、線形光学に基づく実行可能な量子コンピューティングスキームはフィードフォワードを必要とします。
本稿では,出力振幅を多変量多項式の部分微分としてモデル化するアルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムはすべての中間偏微分の格子を探索し、各微分はより効率的により高次に計算する。
メモリに関しては、根から葉までの1つの経路を保存すればすべての振幅を繰り返すのに十分であり、最も高速な最先端のメソッドでは$\binom{n+m-1}{n}$とは対照的に、2^n$要素しか必要としない。
このアプローチは、ノイズとフィードフォワードの両方のシナリオを無視可能なコストで拡張しながら、時間メモリのトレードオフを効果的にバランスさせる。
私たちの知る限りでは、これらの要件をすべて満たした文献における最初のアプローチである。
提案手法は,実装と複雑性解析を具体化しながら,これまで到達できなかったシステムのシミュレーションを実現する方法を示す。
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