Simulation of quantum circuits by low-rank stabilizer decompositions
Notice bibliographique
Résumé
Recent work has explored using the stabilizer formalism to classically simulate quantum circuits containing a few non-Clifford gates. The computational cost of such methods is directly related to the notion of s t a b i l i z e r rank , which for a pure state ψ is defined to be the smallest integer χ such that ψ is a superposition of χ stabilizer states. Here we develop a comprehensive mathematical theory of the stabilizer rank and the related approximate stabilizer rank. We also present a suite of classical simulation algorithms with broader applicability and significantly improved performance over the previous state-of-the-art. A new feature is the capability to simulate circuits composed of Clifford gates and arbitrary diagonal gates, extending the reach of a previous algorithm specialized to the Clifford+T gate set. We implemented the new simulation methods and used them to simulate quantum algorithms with 40-50 qubits and over 60 non-Clifford gates, without resorting to high-performance computers. We report a simulation of the Quantum Approximate Optimization Algorithm in which we process superpositions of χ ∼ 10 6 stabilizer states and sample from the full n -bit output distribution, improving on previous simulations which used ∼ 10 3 stabilizer states and sampled only from single-qubit marginals. We also simulated instances of the Hidden Shift algorithm with circuits including up to 64 T gates or 16 CCZ gates; these simulations showcase the performance gains available by optimizing the decomposition of a circuit's non-Clifford components.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».