Linear and Non-linear Relational Analyses for Quantum Program Optimization
Notice bibliographique
Résumé
The phase folding optimization is a circuit optimization used in many quantum compilers as a fast and effective way of reducing the number of high-cost gates in a quantum circuit. However, existing formulations of the optimization rely on an exact, linear algebraic representation of the circuit, restricting the optimization to being performed on straightline quantum circuits or basic blocks in a larger quantum program. We show that the phase folding optimization can be re-cast as an affine relation analysis , which allows the direct application of classical techniques for affine relations to extend phase folding to quantum programs with arbitrarily complicated classical control flow including nested loops and procedure calls. Through the lens of relational analysis, we show that the optimization can be powered-up by substituting other classical relational domains, particularly ones for non-linear relations which are useful in analyzing circuits involving classical arithmetic. To increase the precision of our analysis and infer non-linear relations from gate sets involving only linear operations – such as Clifford+ t – we show that the sum-over-paths technique can be used to extract precise symbolic transition relations for straightline circuits. Our experiments show that our methods are able to generate and use non-trivial loop invariants for quantum program optimization, as well as achieve some optimizations of common circuits which were previously attainable only by hand.
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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 | 0,002 | 0,008 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,003 |
| 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 ».