Fast simulation of planar Clifford circuits
Notice bibliographique
Résumé
A general quantum circuit can be simulated classically in exponential time. If it has a planar layout, then a tensor-network contraction algorithm due to Markov and Shi has a runtime exponential in the square root of its size, or more generally exponential in the treewidth of the underlying graph. Separately, Gottesman and Knill showed that if all gates are restricted to be Clifford, then there is a polynomial time simulation. We combine these two ideas and show that treewidth and planarity can be exploited to improve Clifford circuit simulation. Our main result is a classical algorithm with runtime scaling asymptotically as nω/2 < n1.19 which samples from the output distribution obtained by measuring all n qubits of a planar graph state in given Pauli bases. Here ω is the matrix multiplication exponent. We also provide a classical algorithm with the same asymptotic runtime which samples from the output distribution of any constant-depth Clifford circuit in a planar geometry. Our work improves known classical algorithms with cubic runtime.A key ingredient is a mapping which, given a tree decomposition of some graph G , produces a Clifford circuit with a structure that mirrors the tree decomposition and which emulates measurement of the corresponding graph state. We provide a classical simulation of this circuit with the runtime stated above for planar graphs and otherwise ntω−1 where t is the width of the tree decomposition. Our algorithm incorporates two subroutines which may be of independent interest. The first is a matrix-multiplication-time version of the Gottesman-Knill simulation of multi-qubit measurement on stabilizer states. The second is a new classical algorithm for solving symmetric linear systems over F2 in a planar geometry, extending previous works which only applied to non-singular linear systems in the analogous setting.
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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 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 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 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 ».