محاكاة سريعة للمثبت مع توسعات الشكل التربيعي

عقدة المصدر: 1666413

نيل دي بودراب1 وستيفن هربرت2,3

1قسم المعلوماتية ، جامعة ساسكس ، المملكة المتحدة
2Quantinuum (Cambridge Quantum) ، Terrington House ، 13-15 Hills Rd ، Cambridge ، CB2 1NL ، المملكة المتحدة
3قسم علوم وتكنولوجيا الكمبيوتر ، جامعة كامبريدج ، المملكة المتحدة

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

يعتمد هذا البحث على فكرة محاكاة دارات المثبت من خلال تحويلات {توسعات الشكل التربيعي}. هذا تمثيل لحالة كمومية تحدد صيغة للتوسع في الأساس القياسي ، وتصف المراحل النسبية الحقيقية والخيالية باستخدام كثير الحدود من الدرجة 2 على الأعداد الصحيحة. نوضح كيف ، من خلال الإدارة الذكية لتمثيل توسيع النموذج التربيعي ، يمكننا محاكاة عمليات المثبت الفردية في $ mathcal {O} (n ^ 2) $ time الذي يطابق التعقيد الكلي لتقنيات المحاكاة الأخرى [1,2,3]. توفر تقنياتنا وفورات الحجم في الوقت المناسب لمحاكاة القياسات المتزامنة لجميع (أو جميع) الكيوبتات في الأساس القياسي. تسمح تقنياتنا أيضًا بمحاكاة قياسات أحادية الكيوبت مع نتائج حتمية في وقت ثابت. نصف أيضًا كيف يمكن تشديد هذه الحدود عندما يكون لتوسيع الدولة في الأساس القياسي مصطلحات قليلة نسبيًا (لها "رتبة" منخفضة) ، أو يمكن تحديدها بواسطة مصفوفات متفرقة. على وجه التحديد ، يسمح لنا هذا بمحاكاة قياس متلازمة المثبت "المحلي" في الوقت $ mathcal {O} (n) $ ، لكود مثبت خاضع لضوضاء Pauli - مطابقة ما هو ممكن باستخدام التقنيات التي طورها Gidney [4] دون الحاجة إلى تخزين العمليات التي تمت محاكاتها حتى الآن.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] S. Aaronson and D. Gottesman ، "المحاكاة المحسنة لدارات التثبيت" Physical Review A، vol. 70 ، لا. 5 ، نوفمبر 2004. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.70.052328 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.70.052328

[2] S. Anders and HJ Briegel ، "محاكاة سريعة لدارات التثبيت باستخدام تمثيل حالة الرسم البياني ،" Physical Review A، vol. 73 ، لا. 2 ، فبراير 2006. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022334 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.022334

[3] S. Bravyi، G. Smith، and JA Smolin، “Trading classic and quantum computational Resources” Physical Review X، vol. 6 ، لا. 2 ، يونيو 2016. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.021043 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.6.021043

[4] جيم Gidney ، "Stim: محاكي دائرة استقرار سريع ،" Quantum ، المجلد. 5 ، ص. 497 ، يوليو 2021. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.22331 / q-2021-07-06-497 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-07-06-497

[5] ب. شور ، "خوارزميات الحساب الكمي: اللوغاريتمات المنفصلة والعوملة ،" ص 124 - 134 ، 1994. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1994.365700 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1994.365700

[6] LK Grover ، "خوارزمية كمومية سريعة للبحث في قاعدة البيانات" ، في وقائع الندوة السنوية الثامنة والعشرين لـ ACM حول نظرية الحوسبة ، ser. STOC '96. نيويورك ، نيويورك ، الولايات المتحدة الأمريكية: Association for Computing Machinery ، 1996 ، ص. 212-219. [متصل]. متاح: https: / / doi.org / 10.1145 / 237814.237866 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 237814.237866

[7] د. جوتسمان ، "تمثيل هايزنبرغ للحواسيب الكمومية ،" مطبوعات arXiv الإلكترونية ، يوليو 1998. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.48550 / ARXIV.QUANT-PH / 9807006 0pt.
https: / / doi.org/10.48550 / ARXIV.QUANT-PH / 9807006

[8] SJ Devitt و WJ Munro و K. Nemoto ، "تصحيح الخطأ الكمي للمبتدئين ،" تقارير عن التقدم في الفيزياء ، المجلد. 76 ، لا. 7 ، ص. 076001 ، يونيو 2013. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org / 10.1088 / 0034-4885 / 76/7/076001 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​76/​7/​076001

[9] BM Terhal ، "تصحيح الخطأ الكمي للذكريات الكمومية ،" مراجعات من Modern Physics ، المجلد. 87 ، لا. 2 ، ص. 307–346 ، أبريل 2015. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.87.307 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.87.307

[10] روف ، "تصحيح الخطأ الكمومي: دليل تمهيدي ،" الفيزياء المعاصرة ، المجلد. 60 ، لا. 3 ، ص. 226–245 ، يوليو 2019. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1667078 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2019.1667078

[11] S. Bravyi، D. Browne، P. Calpin، E. Campbell، D. Gosset، and M. Howard، “Simulation of quantum circuits by low-Rank stabilizers decompositions،” Quantum، vol. 3 ، ص. 181 ، سبتمبر 2019. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.22331 / q-2019-09-02-181 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-09-02-181

[12] N. de Beaudrap ، و V. Danos ، و E. Kashefi ، و M. برلين ، هايدلبرغ: Springer Berlin Heidelberg ، 2008 ، الصفحات 29-46. [متصل]. متاح: https: / / doi.org/ 10.1007 / 978-3-540-89304-2_4 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-540-89304-2_4

[13] AR Calderbank و PW Shor ، "توجد أكواد جيدة لتصحيح الأخطاء الكمومية ،" Physical Review A، vol. 54 ، لا. 2 ، ص. 1098–1105 ، أغسطس 1996. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.1098 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.1098

[14] J. Dehaene و B. de Moor ، "مجموعة Clifford ، حالات التثبيت ، والعمليات الخطية والتربيعية على GF (2) ،" Physical Review A ، vol. 68 ، لا. 4 ، ص. 042318 ، أكتوبر 2003. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.68.042318 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.68.042318

[15] M. Van Den Nest ، "المحاكاة الكلاسيكية للحساب الكمي ، نظرية gottesman-knill ، وما بعدها قليلاً ،" Quantum Info. الكمبيوتر ، المجلد. 10 ، لا. 3 ، مارس 2010. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC10.3-4-6 0pt.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC10.3-4-6

[16] J. Bermejo-Vega and M. Van Den Nest ، "المحاكاة الكلاسيكية لدارات مجموعة أبليان مع قياسات وسيطة ،" معلومات الكم والحساب ، المجلد. 14 ، لا. 3 و 4 ، ص 181 - 0216 ، مارس 2014. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC14.3-4-1 0pt.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC14.3-4-1

[17] إم. آمي ، "نحو التحقق الوظيفي الواسع النطاق للدوائر الكمومية العالمية ،" الإجراءات الإلكترونية في علوم الكمبيوتر النظرية ، المجلد. 287 ، ص. 1–21 ، يناير 2019. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.1 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.4204 / EPTCS.287.1

[18] D. Gross ، "نظرية هدسون للأنظمة الكمومية ذات الأبعاد المحدودة ،" مجلة الفيزياء الرياضية ، المجلد. 47 ، لا. 12 ، ص. 122107 ، ديسمبر 2006. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org / 10.1063 / 1.2393152 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2393152

[19] N. de Beaudrap و S. Herbert ، "تشفير الشبكة الخطية الكمية لتوزيع التشابك في البنى المقيدة ،" Quantum ، المجلد. 4 ، ص. 356 ، نوفمبر 2020. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.22331 / q-2020-11-01-356 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-11-01-356

[20] C. Guan و KW Regan ، "دوائر المثبت ، الأشكال التربيعية ، ورتبة مصفوفة الحوسبة" ، 2019. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.48550 / arxiv.1904.00101 0pt.
https: / / doi.org/10.48550 / arxiv.1904.00101

[21] MA Nielsen و IL Chuang ، الحساب الكمي ومعلومات الكم: الطبعة العاشرة للذكرى السنوية العاشرة ، الطبعة العاشرة. الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة جامعة كامبريدج ، 10. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10 / CBO2011 10.1017pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[22] R. Jozsa و M. Van Den Nest ، "تعقيد المحاكاة الكلاسيكية لدوائر كليفورد الممتدة ،" Quantum Info. الكمبيوتر ، المجلد. 14 ، لا. 7 و 8 ، ص. 633–648 ، مايو 2014. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.48550 / arxiv.1305.6190 0pt.
https: / / doi.org/10.48550 / arxiv.1305.6190

[23] S. Bravyi و D. Gosset ، "المحاكاة الكلاسيكية المحسنة للدارات الكمومية التي تهيمن عليها بوابات كليفورد ،" فيزيكال ريفيو ليترز ، المجلد. 116 ، لا. 25 ، يونيو 2016. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.250501 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.250501

[24] إيه جي فاولر ، إم ماريانتوني ، جي إم مارتينيز ، إيه إن كليلاند ، "رموز السطح: نحو حساب كمومي عملي واسع النطاق ،" فيزيكال ريفيو أ ، المجلد. 86 ، لا. 3 ، سبتمبر 2012. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.032324 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.86.032324

[25] AJ Landahl و JT Anderson و PR Rice ، "الحوسبة الكمية المتسامحة مع رموز الألوان" ، 2011. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.48550 / arxiv.1108.5738 0pt.
https: / / doi.org/10.48550 / arxiv.1108.5738

[26] R. Chao و BW Reichardt ، "تصحيح الخطأ الكمي باستخدام اثنين فقط من البتات الإضافية ،" Physical Review Letters ، المجلد. 121 ، لا. 5 ، أغسطس 2018. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.050502 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.121.050502

[27] PW Shor ، "الحساب الكمي المتسامح مع الأخطاء" ، في وقائع الندوة السنوية السابعة والثلاثين حول أسس علوم الكمبيوتر ، ser. FOCS '37. الولايات المتحدة الأمريكية: IEEE Computer Society، 96، p. 1996. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 56 / SFCS.10.1109 1996.548464pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1996.548464

[28] DP DiVincenzo و P. Aliferis ، "الحساب الكمي الفعال المتسامح مع الأخطاء مع القياسات البطيئة ،" Physical Review Letters ، المجلد. 98 ، لا. 2 ، يناير 2007. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.020501 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.020501

[29] CH Bennett ، G. Brassard ، S. Popescu ، B. Schumacher ، JA Smolin ، و WK Wootters ، "تنقية التشابك الصاخب والانتقال الآني عبر القنوات الصاخبة ،" فيز. القس ليت. ، المجلد. 76 ، ص 722-725 ، يناير 1996. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.76.722 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.76.722

[30] R. Nigmatullin ، CJ Ballance ، N. de Beaudrap ، و SC Benjamin ، "الحد الأدنى من مصائد الأيونات المعقدة كوحدات للتواصل الكمي والحوسبة ،" مجلة جديدة للفيزياء ، المجلد. 18 ، لا. 10 ، ص. 103028 ، 2016. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org / 10.1088 / 1367-2630 / 18/10/103028 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​10/​103028

[31] W. Dür and HJ Briegel ، "تنقية التشابك وتصحيح الأخطاء الكمومية ،" تقارير عن التقدم في الفيزياء ، المجلد. 70 ، لا. 8 ، ص. 1381-1424 ، يوليو 2007. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1088 / 0034-4885 / 70/8 / R03 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0034-4885/​70/​8/​R03

[32] CM Dawson ، AP Hines ، D. Mortimer ، HL Haselgrove ، MA Nielsen ، و TJ Osborne ، "الحوسبة الكمومية والمعادلات متعددة الحدود على المجال المحدد Z2 ،" معلومات الكم. الكمبيوتر ، المجلد. 5 ، لا. 2 ، ص. 102-112 ، آذار (مارس) 2005. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.48550 / arxiv.quant-ph / 0408129 0pt.
https: / / doi.org/10.48550 / arxiv.quant-ph / 0408129
أرخايف: ضليع في الرياضيات، وعل / 0408129

[33] M. Hein، J. Eisert، and HJ Briegel، “Multiparty entanglement in chart States،” Physical Review A، vol. 69 ، لا. 6 ، يونيو 2004. [عبر الإنترنت]. متاح: http: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.062311 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.69.062311

[34] M. Hein، W. Dür، J. Eisert، R. Raussendorf، M. Nest، and H. Briegel، "Entanglement in chart States and its Applications،" Quantum Computers، Algorithms and Chaos، vol. 162 ، 03 2006. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.3254 / 978-1-61499-018-5-115 0pt.
https:/​/​doi.org/​10.3254/​978-1-61499-018-5-115

[35] LE Heyfron و ET Campbell ، "مترجم كمومي فعال يقلل من عدد T ،" Quantum Science and Technology ، المجلد. 4 ، لا. 1 ، ص. 015004 ، سبتمبر 2018. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org / 10.1088 / 2058-9565 / aad604 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1088 / 2058-9565 / aad604

[36] D. Gottesman و IL Chuang ، "إثبات جدوى الحساب الكمي العالمي باستخدام النقل الآني وعمليات أحادية الكيوبت ،" Nature ، المجلد. 402 ، لا. 6760 ، ص 390-393 ، 1999. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org / 10.1038 / 46503 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / 46503

[37] B. Zeng و X. Chen و IL Chuang ، "عمليات شبه جرف ، بنية $ {mathcal {c}} _ {k} $ هرمي ، وتعقيد البوابة للحساب الكمي المتسامح مع الأخطاء ،" فيز. القس أ ، المجلد. 77 ، ص. 042313 ، أبريل 2008. [عبر الإنترنت]. متاح: https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.042313 0pt.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.042313

[38] A. Edgington ، "Simplex: محاكي سريع لدارات Clifford." [متصل]. متاح: https: / / github.com/ CQCL / simplex / release / tag / v1.4.0 0pt.
https: / / github.com/ CQCL / simplex / release / tag / v1.4.0

دليلنا يستخدم من قبل

[1] ماثيو آمي وأوين بينيت جيبس ​​ونيل ج. روس ، "التوليف الرمزي لدارات كليفورد وما بعدها" ، أرخايف: 2204.14205.

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2022-09-15 21:50:22). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

On خدمة Crossref's cited-by service لم يتم العثور على بيانات حول الاستشهاد بالأعمال (المحاولة الأخيرة 2022-09-15 21:50:20).

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم