論文の概要: Pilot-Wave Simulator: Exact Classical Sampling from Ideal and Noisy Quantum Circuits up to Hundreds of Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.24218v1
• Date: Tue, 28 Oct 2025 09:33:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-29 15:35:36.990827
• Title: Pilot-Wave Simulator: Exact Classical Sampling from Ideal and Noisy Quantum Circuits up to Hundreds of Qubits
• Title（参考訳）: パイロット・ウェーブ・シミュレータ:数百量子ビットまでの理想的、ノイズの多い量子回路からの特別な古典的サンプリング
• Authors: Gleb Kalachev, Pavel Mosharev, Zuoheng Zou, Pavel Panteleev, Man-Hong Yung,
• Abstract要約: 本稿では,テンソルネットワークの収縮手法をマルコフプロセスに統合する,正確なサンプリングアルゴリズムを提案する。 実演として,最大476量子ビットのQAOA回路からサンプルを生成するという課題を対象としている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9573380763700712
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum circuit simulators running on classical computers offer a vital platform for designing, testing, and optimizing quantum algorithms, driving innovation despite limited access to real quantum hardware. However, their scalability is inherently constrained by exponential memory and computational overhead, which restricts accurate simulation of large-scale quantum circuits and often results in approximate output distributions. Here, we propose an exact sampling algorithm that integrates tensor network contraction techniques with a Markov process, wherein a classical state evolves according to the local structure of the quantum circuit. As a demonstration, we target the challenge of generating samples from ideal and noisy QAOA circuits with up to 476 qubits, incorporating both depolarizing and amplitude damping noise models. These results enable further validation of several assumptions and conjectures at a scale previously out of reach, significantly expanding the scope of classical simulation in quantum algorithm research.
• Abstract（参考訳）: 量子回路シミュレーターは、量子アルゴリズムを設計、テスト、最適化するための重要なプラットフォームを提供する。 しかし、そのスケーラビリティは指数メモリと計算オーバーヘッドによって本質的に制限されており、これは大規模量子回路の正確なシミュレーションを制限し、しばしば近似的な出力分布をもたらす。 本稿では、量子回路の局所構造に応じて古典状態が進化するマルコフ過程とテンソルネットワーク収縮技術を統合する、正確なサンプリングアルゴリズムを提案する。 実演として,最大476量子ビットの理想的なQAOA回路からサンプルを生成することを目的とした。 これらの結果により、以前到達できなかったスケールでのいくつかの仮定と予想のさらなる検証が可能となり、量子アルゴリズム研究における古典的シミュレーションの範囲を著しく拡大する。

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