Clifford recompilation for faster classical simulation of quantum circuits
Notice bibliographique
Résumé
Simulating quantum circuits classically is an important area of research in quantum information, with applications in computational complexity and validation of quantum devices. One of the state-of-the-art simulators, that of Bravyi et al, utilizes a randomized sparsification technique to approximate the output state of a quantum circuit by a stabilizer sum with a reduced number of terms. In this paper, we describe an improved Monte Carlo algorithm for performing randomized sparsification. This algorithm reduces the runtime of computing the approximate state by the factor<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>ℓ</mml:mi><mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mml:mo>/</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:math>, where<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>ℓ</mml:mi></mml:math>and<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math>are respectively the total and non-Clifford gate counts. The main technique is a circuit recompilation routine based on manipulating exponentiated Pauli operators. The recompilation routine also facilitates numerical search for Clifford decompositions of products of non-Clifford gates, which can further reduce the runtime in certain cases by reducing the 1-norm of the vector of expansion,<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mrow class="MJX-TeXAtom-ORD"><mml:mo fence="false" stretchy="false">‖</mml:mo><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo fence="false" stretchy="false">‖</mml:mo></mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:math>. It may additionally lead to a framework for optimizing circuit implementations over a gate-set, reducing the overhead for state-injection in fault-tolerant implementations. We provide a concise exposition of randomized sparsification, and describe how to use it to estimate circuit amplitudes in a way which can be generalized to a broader class of gates and states. This latter method can be used to obtain additive error estimates of circuit probabilities with a faster runtime than the full techniques of Bravyi et al. Such estimates are useful for validating near-term quantum devices provided that the target probability is not exponentially small.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».