論文の概要: STABSim: A Parallelized Clifford Simulator with Features Beyond Direct Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.03092v1
• Date: Thu, 03 Jul 2025 18:05:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-08 15:46:34.576365
• Title: STABSim: A Parallelized Clifford Simulator with Features Beyond Direct Simulation
• Title（参考訳）: STABSim: 直接シミュレーション以外の機能を備えた並列化クリフォードシミュレータ
• Authors: Sean Garner, Chenxu Liu, Meng Wang, Samuel Stein, Ang Li,
• Abstract要約: 直接回路シミュレーションにおいて効率よくスケールするGPU加速テーブルー安定化器シミュレータを提案する。 シミュレーションを用いて, 量子化学問題における回路数を削減するために, パウリ弦間のパウリ可換グルーピングを高速に計算する方法を示す。 また,STABSimに基づくClifford+T回路トランスパイラを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.727423336101864
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficient stabilizer-based computation is a key task in quantum computing as it provides a classically tractable insight into quantum algorithms, which otherwise quickly become impossible at scale on a classical device. Formulations in quantum error correction, hardware verification, hybrid computing, and more, all benefit from the ability of Clifford gates to be accurately evaluated by classical computers. However, current stabilizer simulators have significant limitations in scaling and use-case beyond direct simulation. To address this, we present a GPU-accelerated tableau stabilizer simulator that scales efficiently in direct circuit simulation, and supports a range of stabilizer-based tasks. We show how the simulator is used to quickly calculate Pauli commutation groupings between Pauli strings to reduce the number of circuit runs in quantum chemistry problems. We also present a Clifford+T circuit transpiler based on STABSim, which uses the simulator framework to track relations in non-Clifford rotations as Clifford gates are absorbed into the measurement step of the circuit. The T rotation layers left behind are then further optimized in the simulator structure to create a reduced circuit containing only the minimum non-Clifford rotations, improving the time to simulate and reducing the cost to run on real quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 効率的な安定化器ベースの計算は量子コンピューティングにおいて重要な課題であり、量子アルゴリズムに関する古典的な考察を提供するが、そうでなければ古典的なデバイスではすぐにスケールが不可能になる。 量子エラー補正、ハードウェア検証、ハイブリッドコンピューティングなどにおける定式化はすべて、古典的コンピュータによって正確に評価されるクリフォードゲートの能力の恩恵を受けている。 しかし、現在のスタビライザーシミュレータは、直接シミュレーション以上のスケーリングとユースケースに重大な制限がある。 そこで本研究では、直接回路シミュレーションにおいて効率よくスケールするGPU加速テーブルー安定化器シミュレータを提案し、様々な安定化器ベースのタスクをサポートする。 シミュレーションを用いて, 量子化学問題における回路数を削減するために, パウリ弦間のパウリ可換グルーピングを高速に計算する方法を示す。 また、STABSimに基づくClifford+T回路トランスパイラを提案し、このシミュレーターフレームワークを用いて、Cliffordゲートが回路の測定ステップに吸収されるとき、非Clifford回転の関係を追跡する。 残されたT回転層はさらにシミュレータ構造に最適化され、最小限の非クリフォード回転のみを含む還元回路が作成され、実際の量子デバイス上での動作コストをシミュレートし削減する時間が改善される。

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