論文の概要: Efficient equivalence checking of Clifford-U circuits with shared single-qubit unitaries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.12697v1
• Date: Fri, 13 Mar 2026 06:25:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-16 17:38:11.940325
• Title: Efficient equivalence checking of Clifford-U circuits with shared single-qubit unitaries
• Title（参考訳）: 共有単一量子ユニタリを用いたクリフォード-U回路の効率的な等価性チェック
• Authors: Daisuke Sakamoto, Soshun Naito, Yusei Mori, Kosuke Mitarai,
• Abstract要約: クリフォード層を介在する任意の単一量子ビット層によって形成される回路の等価性チェック法を提案する。 このパターンは変分量子アルゴリズムやトロッター分解によるハミルトンシミュレーションで一般的である。 共有単一量子層を持つ回路対が、共有単一量子ユニタリの可能なすべての選択に対して等価であるかどうかを判定する、効率的な古典的アルゴリズムの存在を証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.016480897268685
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum circuit equivalence checking asks whether two circuits implement the same unitary. It guarantees compiler correctness and safe optimization, yet most existing approaches scale exponentially with the number of qubits or the circuit depth, or are restricted to specific circuit structures. In this work, we present an equivalence-checking method for circuits formed by arbitrary single-qubit layers interleaved with Clifford layers. This pattern is common in variational quantum algorithms and Hamiltonian simulation via Trotter decomposition. It can also represent any unitary with sufficient depth. We prove the existence of an efficient classical algorithm that determines whether a pair of circuits with shared single-qubit layers are equivalent for every possible choice of the shared single-qubit unitaries. The same algorithm can also certify their non-equivalence for fixed assignments of single-qubit unitaries. Our framework supports the validation of emerging quantum compilers and facilitate the discovery of novel circuit optimization passes.
• Abstract（参考訳）: 量子回路等価性チェックは、2つの回路が同じユニタリを実装しているかどうかを問う。 コンパイラの正確性と安全な最適化を保証するが、既存のほとんどのアプローチは、キュービット数や回路深さと指数関数的にスケールするか、特定の回路構造に制限される。 本研究では,クリフォード層を介在する任意の単一量子ビット層からなる回路の等価性検査法を提案する。 このパターンは変分量子アルゴリズムやトロッター分解によるハミルトンシミュレーションで一般的である。 それはまた、十分な深さを持つ任意のユニタリを表すこともできる。 共有単一量子層を持つ回路対が、共有単一量子ユニタリの可能なすべての選択に対して等価であるかどうかを判定する、効率的な古典的アルゴリズムの存在を証明した。 同じアルゴリズムは、単一量子ユニタリの固定代入に対して等価でないことを証明できる。 我々のフレームワークは、新しい量子コンパイラの検証をサポートし、新しい回路最適化パスの発見を容易にする。

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