論文の概要: The cost of simulating classically tractable quantum circuits and dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.11847v1
- Date: Thu, 10 Sep 2026 17:34:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 23:53:35.456872
- Title: The cost of simulating classically tractable quantum circuits and dynamics
- Title（参考訳）: 古典的トラクタブル量子回路とダイナミクスのシミュレーションコスト
- Abstract要約: シミュレーション可能性(simulability)とは、量子にインスパイアされた古典的なシミュレーションが実際に実用的であるかどうかを、それ自体が決定しない声明である。実際、異なるスケールでは、古典的にシミュレート可能な量子力学が、量子ハードウェア上で直接実行するよりも、古典的にシミュレートする方がより資源効率が高いかどうかを問うことができる。
我々の研究は、リソースのみによる古典的なシミュラビリティの保証は、望ましい実装を決定するには不十分であることを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Determining whether a quantum evolution can be efficiently simulated classically is central to understanding the boundary between classical and quantum computation. However, polynomial-time simulability is an asymptotic statement, and does not by itself determine whether the (quantum-inspired) classical simulation is actually practical. Indeed, different polynomial scalings can lead to vastly different computational costs, particularly when expensive preprocessing or quantum data acquisition is required. In this work, we ask whether classically simulable quantum dynamics are in practice more resource-efficient to simulate classically than to execute directly on quantum hardware. We analyze this question using three resource metrics, quantum sample, quantum time, and classical time complexity, for several widely studied classically simulable circuit families. Using representative hardware-level estimates, we identify regimes in which quantum simulation can be faster despite the existence of a polynomial-time classical algorithm, as well as regimes in which classical simulation remains more efficient. At the same time, the large quantum sampling cost needed to characterize unknown input states can make this polynomial-time classical simulation prohibitively expensive with current cloud-based hardware access prices. Ultimately, our work indicates that guarantees of classical simulability with polynomial resources alone are insufficient to determine the preferred implementation.
- Abstract（参考訳）: 量子進化が古典的に効率的にシミュレートできるかどうかを決定することは、古典計算と量子計算の境界を理解することの中心である。
しかし、多項式時間のシミュラビリティは漸近的ステートメントであり、(量子に着想を得た)古典的シミュレーションが実際に実用的であるかどうかをそれ自体が決定しない。
実際、異なる多項式スケーリングは、特に高価な前処理や量子データ取得を必要とする場合、非常に異なる計算コストをもたらす可能性がある。
本研究では、古典的にシミュレート可能な量子力学が、量子ハードウェア上で直接実行するよりも、古典的にシミュレートする方が実際は資源効率が高いかどうかを問う。
この問題を、量子サンプル、量子時間、古典的時間複雑性という3つのリソースメトリクスを用いて分析し、古典的にシミュレート可能な回路ファミリを広く研究している。
代表的なハードウェアレベルの推定値を用いて,多項式時間古典アルゴリズムが存在するにもかかわらず,量子シミュレーションがより高速になるレジームと,従来のシミュレーションがより効率的であるレジームを同定する。
同時に、未知の入力状態を特徴付けるのに必要な大規模な量子サンプリングコストは、この多項式時間古典シミュレーションを、現在のクラウドベースのハードウェアアクセス価格で禁止的に高価にすることができる。
最終的に、我々の研究は、多項式資源だけで古典的シミュラビリティを保証することは、望ましい実装を決定するのに不十分であることを示している。
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