論文の概要: Half the Interference, Most of the Answer: Approximate Quantum Simulation via Path-Sum Pruning

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.01922v1
• Date: Mon, 01 Jun 2026 08:57:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-02 21:34:31.632454
• Title: Half the Interference, Most of the Answer: Approximate Quantum Simulation via Path-Sum Pruning
• Title（参考訳）: ハーフ・ザ・インターフェレンス、ほとんどの答え:パス・サム・プルーニングによる近似量子シミュレーション
• Authors: Sinan Pehlivanoglu, Srinivasan Iyengar, Amr Sabry,
• Abstract要約: この2つ目のボトルネックを明示するフレームワークである統計的干渉サンプリングを導入する。 Deutsch-Jozsa, Grover search, Simon's problem, and small Shor period-finding instance のベンチマーク回路では、終端干渉反応の50%近くを省略できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15554111333620432
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical simulation of quantum circuits is expensive for two distinct reasons. The obvious one is state-space size: an n-qubit system requires exponentially many amplitudes. The less obvious one is interference: useful output distributions emerge only after many computational histories have been coherently combined at common endpoints, and this aggregation step is itself a substantial source of cost. We introduce statistical interference sampling, a framework that makes this second bottleneck explicit by treating endpoint interference as a separately schedulable computation. Using the Chemical Abstract Machine (ChAM) as our model, weighted path contributions evolve as concurrent molecular species, and interference reactions combine contributions that share a common output state. A threshold rule terminates the process once an endpoint accumulates sufficient amplitude, discarding the remaining reactions. The method does not improve worst-case complexity and is not intended as a general-purpose simulator. Its purpose is to ask a more targeted question: how much of the interference calculation can be skipped while still recovering a useful output distribution? On benchmark circuits for Deutsch-Jozsa, Grover search, Simon's problem, and small Shor period-finding instances, we find that nearly 50% of endpoint interference reactions can be omitted while maintaining over 90% output accuracy for most algorithms tested. These results suggest that interference arithmetic is a structured resource that admits meaningful approximation, and that exposing it explicitly opens new opportunities for pruning strategies across path-sum, Pauli-path, and tensor-network simulation methods.
• Abstract（参考訳）: 量子回路の古典的なシミュレーションは、2つの異なる理由から高価である。 n-量子系は指数関数的に多くの振幅を必要とする。 有用な出力分布は、多くの計算履歴が共通エンドポイントで一貫性を持って結合された後にのみ出現し、この集約ステップはそれ自体が実質的なコスト源である。 本稿では、この第2のボトルネックを個別にスケジューリング可能な計算として扱うことで、この2番目のボトルネックを明示するフレームワークである統計的干渉サンプリングを紹介する。 ケミカル抽象機械 (ChAM) をモデルとして, 重み付き経路寄与は並列分子種として進化し, 干渉反応は共通出力状態を共有するコントリビューションを結合する。 しきい値規則は、エンドポイントが十分な振幅を蓄積した後に処理を終了し、残りの反応を破棄する。 この手法は最悪の場合の複雑さを改善せず、汎用シミュレータとして意図されていない。 その目的は、よりターゲットを絞った質問である: 有用な出力分布を回復しながら、干渉計算のどれ程をスキップできるのか? Deutsch-Jozsa, Grover search, Simon's problem, and small Shor period-finding instance のベンチマーク回路では、ほとんどのアルゴリズムで90%以上の出力精度を維持しながら、終端干渉反応の50%近くを省略できることがわかった。 これらの結果は、干渉演算は有意な近似を許容する構造化資源であり、パスサム、パウリパス、テンソルネットワークのシミュレーション手法をまたいで戦略を練る新たな機会を明らかに開放することを示している。

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