論文の概要: STABSim: A Parallelized Clifford Simulator with Features Beyond Direct Simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.03092v2
- Date: Thu, 21 Aug 2025 21:25:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-25 16:42:36.060178
- 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: 量子コンピューティングにおいて,CPUゲートよりも高速なGPU加速安定化器シミュレータを提案する。
次に、T1/T2エラーチャネルにおける非ユニタリティを、ほとんどの物理量子ビットに対してはるかに高速かつ正確な精度でキャプチャする新しいエラーモデルを実装した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.931352847653763
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The quantum stabilizer formalism became foundational for understanding error correction soon after the realization of the first useful quantum error correction codes. Stabilizers provide a way to describe sets of quantum states which are valid codewords within a quantum error correction (QEC) scheme. Existing stabilizer simulators are single threaded applications used to sample larger codes than is possible with other methods. However, there is an outstanding gap in the scaling and accuracy of current simulators for QEC as quantum computing exceeds hundreds of qubits, along with an under-utilization of the capabilities of highly-efficient stabilizer simulation across other quantum domains. In this work, we present the first GPU-accelerated tableau stabilizer simulator to scale better than CPU methods in QEC workloads, by trivializing Clifford gates and exploiting the large parallelism of dedicated GPUs with CUDA warp-level primitives to quickly overcome costly measurement gates. We then implement a new error model that captures non-unitarity in T1/T2 error channels much faster and with exact accuracy for most physical qubits, demonstrate a chemistry use case, and present a new Clifford+T to Pauli-Based Computing (PBC) transpilation optimization through our simulator.
- Abstract（参考訳）: 量子安定化器の定式化は、最初の有用な量子誤り訂正符号の実現後すぐに誤り訂正を理解するための基礎となった。
安定化器は量子エラー訂正(QEC)スキーム内の有効なコードワードである量子状態の集合を記述する方法を提供する。
既存のスタビライザーシミュレータは、他のメソッドよりも大きなコードのサンプリングに使用されるシングルスレッドアプリケーションである。
しかし、量子コンピューティングが数百キュービットを超えるため、QECの現在のシミュレータのスケーリングと精度には際立ったギャップがある。
本稿では,CUDAワープレベルのプリミティブを用いた専用GPUの大規模並列性を利用して,QECワークロードにおけるCPUメソッドよりも高速にスケール可能なGPU高速化テーブルラ安定化シミュレータを提案する。
次に、T1/T2エラーチャネルの非ユニタリティをはるかに高速かつ正確な精度で捕捉する新しいエラーモデルを実装し、化学ユースケースを実証し、シミュレータによる新しいClifford+T to Pauli-Based Computing (PBC) トランスパイル最適化を提案する。
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