Fugu-MT 論文翻訳(概要): JAQSI: Just Another Quantum Simulator

論文の概要: JAQSI: Just Another Quantum Simulator

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.05086v1
Date: Sun, 04 Oct 2026 09:40:13 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2026-10-10 23:35:55.697452
Title: JAQSI: Just Another Quantum Simulator
Title（参考訳）: JAQSI: もうひとつの量子シミュレータ
Abstract要約: JAQSIは、JAX上に構築された1つの微分可能な回路モデルにおいて、ゲートレベルとパルスレベルのシミュレーションを組み合わせる量子シミュレータである。ベンチマークでは、JAQSIとPennyLane、Qiskit、Qibo、Qulacs、QuTiP、dynamiqsを比較します。ゲートレベルでは、比較したシミュレータの最大12キュービットよりも同等または桁違いに高速に性能を観察する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0482211230201115
License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
Abstract: Classical simulation supports the development and validation of quantum algorithms through full-state inspection, controlled noise models and backpropagation, albeit for small quantum systems. Existing frameworks offer gate-level execution, differentiable pulse-level dynamics or optimised hardware execution. Just another quantum simulator (JAQSI) combines gate- and pulse-level simulation in one differentiable circuit model built upon JAX. Circuits are represented as pure functions of numerical inputs which support vectorised batches and JIT compilation. Within a single circuit, matrix-defined operations, gates synthesised from Hamiltonian time evolution and noise channels can be composed freely. For a fast simulation, gate and channel fusion reduces passes over the state, while adjoint differentiation computes expectation-value gradients with a constant number of statevectors. At pulse level, JAQSI reduces evolution under single-term Hamiltonians to a scalar pulse-area integral and reuses cached execution plans and compiled solvers. In a benchmark we compare JAQSI with PennyLane, Qiskit, Qibo, Qulacs, QuTiP and dynamiqs. At gate level, we observe performance either on par or an order of magnitude faster across statevector, density, noise and gradient simulation than the compared simulators up to 12 qubits. Beyond 18 qubits, JAQSI is on par with PennyLane Lightning in both statevector and gradient simulation. In the statevector and noisy density-matrix pulse benchmarks, it is at least 5 times faster than the other simulators, even with its closed-form solve disabled. Disabling the latter increases its runtime by at most a factor of 1.5. We provide JAQSI as open-source software on GitHub and PyPI.
Abstract（参考訳）: 古典的シミュレーションは、小さな量子系ではあるものの、フル状態検査、制御されたノイズモデル、バックプロパゲーションを通じて量子アルゴリズムの開発と検証をサポートする。既存のフレームワークはゲートレベルの実行、異なるパルスレベルのダイナミックス、最適化されたハードウェア実行を提供する。もう一つの量子シミュレータ(JAQSI)は、JAX上に構築された1つの微分可能な回路モデルにおいてゲートレベルとパルスレベルのシミュレーションを組み合わせたものである。回路はベクトル化されたバッチとJITコンパイルをサポートする数値入力の純粋関数として表現される。単一の回路内では、行列定義演算、ハミルトン時間進化から合成されたゲート、ノイズチャネルを自由に構成することができる。高速なシミュレーションのために、ゲートとチャネルの融合は状態の通過を減らし、随伴微分は一定数の状態ベクトルで期待値勾配を計算する。パルスレベルでは、JAQSIはハミルトニアンの下での進化をスカラーパルス領域積分に還元し、キャッシュされた実行計画とコンパイルされたソルバを再利用する。ベンチマークでは、JAQSIとPennyLane、Qiskit、Qibo、Qulacs、QuTiP、dynamiqsを比較します。ゲートレベルでは、比較した12キュービットのシミュレータと比較して、状態ベクトル、密度、雑音、勾配のシミュレーションにおいて、同等または桁違いの性能を観測する。 18キュービットを超えるJAQSIは、状態ベクトルと勾配シミュレーションの両方でPennyLane Lightningと同等である。状態ベクトルおよび雑音密度行列のパルスベンチマークでは、閉形式の解法が無効であったとしても、他のシミュレータよりも少なくとも5倍高速である。後者の無効化は、少なくとも1.5倍のランタイムを増大させる。私たちは、GitHubとPyPIのオープンソースソフトウェアとしてJAQSIを提供しています。

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