論文の概要: Visualizing Quantum Circuits: State Vector Difference Highlighting and the Half-Matrix
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.00895v1
- Date: Wed, 01 Oct 2025 13:37:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-03 14:32:17.209853
- Title: Visualizing Quantum Circuits: State Vector Difference Highlighting and the Half-Matrix
- Title（参考訳）: 量子回路の可視化:状態ベクトル差のハイライトと半行列
- Authors: Michael J. McGuffin, Jean-Marc Robert,
- Abstract要約: 回路シミュレータの既存のグラフィカルユーザインタフェースは、各キュービットの減少状態の小さな視覚的要約を示すことが多い。
小回路に関するより完全な情報を提供するために,2つの新しい視覚的アプローチを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9520871474641486
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Existing graphical user interfaces for circuit simulators often show small visual summaries of the reduced state of each qubit, showing the probability, phase, purity, and/or Bloch sphere coordinates associated with each qubit. These necessarily provide an incomplete picture of the quantum state of the qubits, and can sometimes be confusing for students or newcomers to quantum computing. We contribute two novel visual approaches to provide more complete information about small circuits. First, to complement information about each qubit, we show the complete state vector, and illustrate the way that amplitudes change from layer-to-layer under the effect of different gates, by using a small set of colors, arrows, and symbols. We call this ``state vector difference highlighting'', and show how it elucidates the effect of Hadamard, X, Y, Z, S, T, Phase, and SWAP gates, where each gate may have an arbitrary combination of control and anticontrol qubits. Second, we display pairwise information about qubits (such as concurrence and correlation) in a triangular ``half-matrix'' visualization. Our open source software implementation, called MuqcsCraft, is available as a live online demonstration that runs in a web browser without installing any additional software, allowing a user to define a circuit through drag-and-drop actions, and then simulate and visualize it.
- Abstract（参考訳）: 回路シミュレータの既存のグラフィカルユーザインタフェースは、各キュービットの減少状態の小さな視覚的要約を示し、各キュービットに関連付けられた確率、位相、純度、および/またはブロッホ球座標を示す。
量子ビットの量子状態が不完全であることは必然であり、学生や新参者にとっては量子コンピューティングに混乱をもたらすことがある。
小回路に関するより完全な情報を提供するために,2つの新しい視覚的アプローチを提案する。
まず、各キュービットに関する情報を補完するため、各キュービットの完全な状態ベクトルを示し、小さな色、矢印、シンボルを用いて、異なるゲートの効果の下で層から層へと振幅が変化する方法を説明する。
これを ‘state vector difference highlighting' と呼び、各ゲートが制御キュービットと反制御キュービットの任意の組み合わせを持つような、Hadamard, X, Y, Z, S, T, Phase, および SWAP ゲートの効果を解明する方法を示す。
第2に、正方形の ``half-matrix'' 視覚化において、量子ビット(共起や相関など)に関するペアワイズ情報を表示する。
当社のオープンソースソフトウェア実装であるMuqcsCraftは、追加のソフトウェアをインストールせずにWebブラウザ上で実行可能な、ライブのオンラインデモとして利用可能です。
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