論文の概要: Comparative Benchmarking of Utility-Scale Quantum Emulators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.14027v1
- Date: Fri, 18 Apr 2025 18:32:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-30 05:50:18.620405
- Title: Comparative Benchmarking of Utility-Scale Quantum Emulators
- Title（参考訳）: ユーティリティスケール量子エミュレータの比較ベンチマーク
- Authors: Anna Leonteva, Guido Masella, Maxime Outteryck, Asier Piñeiro Orioli, Shannon Whitlock,
- Abstract要約: ユーティリティスケールでの量子アルゴリズムの評価は、量子コンピューティングの現実的な応用を進めるための重要なステップである。
我々は,テンソルネットワーク,行列積状態(MPS),決定図,因子化ケケット法などの手法を用いて,最先端の7つの量子エミュレータをベンチマークした。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Evaluating quantum algorithms at utility-scale - involving more than 100 qubits - is a key step toward advancing real-world applications of quantum computing. In this study, we benchmark seven state-of-the-art quantum emulators employing techniques such as tensor networks, matrix product states (MPS), decision diagrams, and factorized ket based methods, running on CPU based hardware and focusing on effectively exact simulations. Performance is assessed on 13 benchmark circuits from the MQTBench library, spanning circuit sizes from 4 to 1,024 qubits. Our results reveal that MPS-based emulators outperform other approaches overall, successfully solving 8 benchmarks up to the maximum size of 1,024 qubits and 12 benchmarks up to at least 100 qubits in less than 5 minutes. We find evidence that all circuits except a random one can be simulated in polynomial time. This work demonstrates that quantum emulators can faithfully simulate a broad range of large and complex universal quantum circuits with high fidelity, far beyond the limits of statevector simulators and today's quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 100キュービットを超えるユーティリティスケールで量子アルゴリズムを評価することは、量子コンピューティングの現実的な応用を進めるための重要なステップである。
本研究では, テンソルネットワーク, 行列積状態 (MPS) , 決定図, 因子化ケットベース手法などの技術を用いて, CPU ベースのハードウェア上で動作し, 効率的なシミュレーションに焦点を当てた7つの最先端量子エミュレータをベンチマークした。
MQTBenchライブラリの13のベンチマーク回路で、回路サイズは4から1,024キュービットである。
以上の結果から,MPSベースのエミュレータは,最大1,024キュービットまでの8つのベンチマークと,少なくとも100キュービットまでのベンチマークを5分以内で解くことに成功した。
ランダムな回路を除く全ての回路が多項式時間でシミュレートできることを示す。
この研究は、量子エミュレータが、ステートベクターシミュレータや今日の量子ハードウェアの限界を超えて、高忠実度で大規模で複雑な量子回路の幅広い範囲を忠実にシミュレートできることを示した。
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