論文の概要: QuantumSavory: Write Symbolically, Run on Any Backend -- A Unified Simulation Toolkit for Quantum Computing and Networking

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.16752v1
• Date: Thu, 18 Dec 2025 16:48:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-19 18:10:32.165995
• Title: QuantumSavory: Write Symbolically, Run on Any Backend -- A Unified Simulation Toolkit for Quantum Computing and Networking
• Title（参考訳）: QuantumSavory: シンボリックに書き、任意のバックエンド上で実行 -- 量子コンピューティングとネットワークのための統一シミュレーションツールキット
• Authors: Hana KimLee, Leonardo Bacciottini, Abhishek Bhatt, Andrew Kille, Stefan Krastanov,
• Abstract要約: 我々は、エンドツーエンドの研究を実践するために構築されたオープンソースツールキットであるQuantumSavoryを紹介する。 状態、操作、測定、プロトコルロジックは、バックエンドに依存しないシンボリック言語で表現される。 新しいカスタムバックエンドは、小さく、明確に定義されたインターフェイスを通じて追加できる。 QuantumSavoryは、一貫したインターフェースを持つ標準状態、回路、プロトコルビルディングブロックの再利用ライブラリを出荷する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9009968922973344
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Progress in quantum computing and networking depends on codesign across abstraction layers: device-level noise and heterogeneous hardware, algorithmic structure, and distributed classical control. We present QuantumSavory, an open-source toolkit built to make such end-to-end studies practical by cleanly separating a symbolic computer-algebra frontend from interchangeable numerical simulation backends. States, operations, measurements, and protocol logic are expressed in a backend-agnostic symbolic language; the same model can be executed across multiple backends (e.g., stabilizer, wavefunction, phase-space), enabling rapid exploration of accuracy-performance tradeoffs without rewriting the model. Furthermore, new custom backends can be added via a small, well-defined interface that immediately reuses existing models and protocols. QuantumSavory also addresses the classical-quantum interaction inherent to LOCC protocols via discrete-event execution and a tag/query system for coordination. Tags attach structured classical metadata to quantum registers and message buffers, and queries retrieve, filter, or wait on matching metadata by wildcards or arbitrary predicates. This yields a data-driven control plane where protocol components coordinate by publishing and consuming semantic facts (e.g., resource availability, pairing relationships, protocol outcomes) rather than by maintaining rigid object graphs or bespoke message plumbing, improving composability and reuse as models grow. Our toolkit is also not limited to qubits and Bell pairs; rather, any networking dynamics of any quantum system under any type of multipartite entanglement can be tackled. Lastly, QuantumSavory ships reusable libraries of standard states, circuits, and protocol building blocks with consistent interfaces, enabling full-stack examples to be assembled, modified, and compared with minimal glue code.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングとネットワークの進歩は、デバイスレベルのノイズとヘテロジニアスハードウェア、アルゴリズム構造、分散古典制御といった抽象層間の符号署名に依存している。 我々は,記号型コンピュータ・代数フロントエンドと交換可能な数値シミュレーションバックエンドとをクリーンに分離して,このようなエンドツーエンドの研究を実践するために構築されたオープンソースツールキットQuantumSavoryを提案する。 状態、操作、測定、プロトコルロジックは、バックエンドに依存しない記号言語で表現される。同じモデルは、複数のバックエンド(例えば、安定化器、波動関数、位相空間)で実行でき、モデルを書き直すことなく、精度の高いトレードオフを迅速に探索することができる。 さらに、新しいカスタムバックエンドは、既存のモデルやプロトコルを即座に再利用する、小さく、明確に定義されたインターフェースを通じて追加することができる。 QuantumSavoryは、離散イベント実行と調整のためのタグ/クエリシステムを通じて、LOCCプロトコルに固有の古典的量子相互作用にも対処する。 タグは構造化された古典的なメタデータを量子レジスタやメッセージバッファにアタッチし、クエリはワイルドカードや任意の述語によって一致するメタデータを検索、フィルタリング、あるいは待機する。 これは、厳密なオブジェクトグラフや疎結合なメッセージ配管を維持することよりも、セマンティックな事実(例えば、リソースの可用性、ペアリングの関係、プロトコルの結果)を公開して消費することで、プロトコルコンポーネントがコーディネートし、モデルが成長するにつれてコンポーザビリティと再利用を改善する、データ駆動制御プレーンをもたらす。 我々のツールキットはキュービットとベルのペアに限らず、任意の種類のマルチパートエンタングルメントの下での任意の量子系のネットワーク力学に取り組むことができる。 最後に、QuantumSavoryは標準状態、サーキット、プロトコルビルディングブロックの再利用ライブラリを一貫したインターフェースで出荷し、フルスタックの例を最小限のグルーコードで組み立て、修正し、比較できるようにする。

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