Free Mode Removal and Mode Decoupling for Simulating General Superconducting Quantum Circuits
超导量子线路是通用量子计算机的主要候选者之一。设计新颖的量子位和多量子位超导电路需要能够模拟和分析一般电路的特性。特别是，在transmon方法之外，我们不能对非谐性做出假设，从而排除了黑盒量化方法，并需要正式的电路量化方法。我们考虑并解决了模拟一般超导电路所涉及的两个问题。其中一个问题是处理电路中的自由模式，即在哈密顿量中没有势项的电路模式。另一个问题是电路尺寸，即模拟强耦合多模电路的挑战。我们用来解决这些问题的主要数学工具是量子力学中的线性正则变换。我们解决的第一个问题，给出了一个可证明是正确的算法，通过执行一个线性正则变换，完全解耦的自由模式从其他电路模式，以消除自由模式。我们解决了第二个给出了一系列不同的线性正则变换，以减少模间耦合，从而减少了问题的弱耦合的情况下，大大减轻了经典模拟的开销。我们基准我们的去耦方法，通过将它们应用到两个电感耦合的磁通量子比特的电路，获得几个数量级的希尔伯特空间的大小，需要模拟减少。
2021-05-05 quant-ph
Method for simulating open-system dynamics using mid-circuit measurements on a quantum computer
提出一种利用中间电路测量和重置在量子计算机上模拟开放电子系统动力学的方法，无需额外量子比特，并在IBM量子计算机上验证，可普遍适用。
2025-06-18 quant-ph
Quantum circuits for simulating linear interferometers
受量子工作量证明协议启发，研究人员提出基于二次量子化的数字量子线路模拟线性光学干涉仪的方法，给出资源复杂度，还推出可生成对应线路的Aquinas软件包并给出实例。
2025-09-04 quant-ph
Simulating Quantum Circuits with Tree Tensor Networks using Density-Matrix Renormalization Group Algorithm
本文将DMRG量子电路模拟从MPS扩展到TTN，通过变分压缩近似演化态，并在随机电路和QAOA上验证其内存与保真度优势。
2025-08-28 quant-ph
Simulating dynamics of RLC circuits with a quantum differential-algebraic equations solver
IBM Research（IBM研究院）
本文提出一种量子算法，用于模拟包含电阻、电感和电容的RLC电路动力学，通过量子态编码电压和电流值，实现指数级加速，证明了该问题的BQP难性。
2026-04-29 quant-ph
Simulating arbitrary Gaussian circuits with linear optics
玻色子模的线性正则变换对应于高斯幺正，其包括由多端口无源干涉仪实现的无源线性光学变换和由非线性放大介质实现的有源Bogoliubov变换。作为布洛赫-弥赛亚定理的结果，任何高斯幺正都可以分解成一个被动干涉仪，然后是一层单模挤压器和另一个被动干涉仪。在这里，它展示了如何规避对主动转换的需求。也就是说，我们提供了一种技术来模拟采样的联合输入和输出分布的任何高斯电路与被动干涉，提供双模压缩真空状态可作为一个先验资源。在该过程的核心，我们利用了部分时间反转下的分束器模拟双模挤压器的事实，这使得可以在没有任何非线性光学介质的情况下访问任意高斯电路。这产生，特别是，一个程序与线性光学模拟扩展玻色子采样实验，其中光子共同传播通过任意多模高斯电路，随后由输出光子图案的检测。
2018-12-11 quant-ph
Practical framework for simulating permutation-equivariant quantum circuits
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Quantum Science Center（量子科学中心）
本文提出一种高效模拟置换等变量子电路的算法，利用k-局部门生成器假设，将时间复杂度降至O(n^{ω+1})，并通过Lipkin-Meshkov-Glick模型验证，证明在n=512时可在两分钟内计算纠缠度。
2026-03-13 quant-ph
Simulating quantum circuits with a neural statebank
Materials Research Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院材料研究实验室）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）；Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院物理系）
提出神经状态库，通过自回归Transformer沿电路轨迹学习波函数，以紧凑表示评估振幅和生成样本，在34量子比特上达到约10^{-2}的保真度，优于其他近似模拟器且内存远少于精确模拟。
2026-06-07 quant-ph
Simulating quantum circuit expectation values by Clifford perturbation theory
本文提出基于海森堡绘景泡利项截断的克利福德微扰方法，用于高效近似大型近克利福德电路的期望值，并在QAOA基准上验证了其有效性及误差量化能力。
2023-07-11 quant-ph
Simulating quantum circuits using the multi-scale entanglement renormalization ansatz
提出基于多尺度纠缠重整化假设（MERA）和黎曼优化的可扩展技术，用于中等规模量子电路的近似模拟，并在243量子比特电路上验证了有效性。
2025-02-04 quant-ph
Simulating Zeno physics by quantum quench with superconducting circuits
研究量子猝灭下量子系统的非平衡物理具有重要的理论和实验意义。利用周期性量子猝灭，我们提出了一个实验上可行的方案来模拟单个超导量子比特与传输线谐振器阵列相互作用的开放量子系统中的量子Zeno和反Zeno效应.该方案是基于以下两个观察：第一，与传统的系统相比，在我们的超导电路系统中的短时间非指数衰减是很容易观察到的;第二，淬火过程模仿理想的投影测量时，其持续时间足够长。结果表明量子猝灭在量子模拟和控制中的积极作用。
2014-06-12 quant-ph
Classically Simulating Quantum Supremacy IQP Circuits through a Random Graph Approach
本文提出改进的经典算法模拟随机IQP电路，通过振幅计算和稳定子分解将稠密电路模拟复杂度优化至O(((log n)^(4-β))/n^(2-β)*2^n)，并实现笔记本上模拟50量子比特、集群可达70量子比特。
2023-01-28 quant-ph
Simulating Dirac equation with Josephson junction circuits
提出了一种利用超导约瑟夫森电路分别模拟自旋为1/2的自由粒子的3+1，2+1，1+ 1Dirac方程的方案，超导约瑟夫森电路由5个、4个和2个量子比特组成.在3+1D和2+1D中，由共振脉冲驱动的磁通量子比特1处于其自身的两个本征态的叠加态，并且它被用作总线来诱导由磁脉冲共振地作用于磁通量子比特2的两个能级和一个相位量子比特的能级组成的（蓝色）红边带激发，这使得一个驱动脉冲产生两个（反）Jaynes-Cummings相互作用，从而减小了驱动脉冲对系统的损害。数值结果表明，在适当的实验参数下，退相干时间比跃迁时间长几倍。因此，验证电子和中微子动力学的实验，例如3+1，2+1和1+1维的Zitterberwung效应，可以通过由量子比特作为人工原子组成的微电子芯片来实现。
2018-06-13 quant-ph
Simulating quantum circuits with ZX-calculus reduced stabiliser decompositions
我们介绍了一种增强的技术强经典模拟的量子线路结合的“总和稳定”的方法与自动化的简化策略的基础上的ZX演算。最近的研究表明，量子线路可以通过将电路中的非稳定器门表示为魔态注入并将其分解为2-6个状态的块来经典地模拟，从而获得（有效模拟的）稳定器状态的总和，其项比朴素方法少得多。我们适应这些技术从原来的设置Clifford电路与魔术状态注入通用ZX图，并表明，通过交错这种“分块”的分解与基于ZX演算的简化策略，我们可以获得稳定器的分解是许多数量级小于现有的方法。我们说明了这种技术，以执行精确的范数计算（因此强模拟）的随机50-和100-qubit Clifford+T电路的输出高达70个T门，以及一个家庭的隐藏移位电路之前考虑的Bravyi和Gosset超过1000个T门。
2021-09-02 quant-ph
Simulating spin chains using a superconducting circuit: gauge invariance, superadiabatic transport, and broken time-reversal symmetry
利用量子处理器对材料进行模拟是量子信息科学发展的一个重要方向。在这里，我们利用一个三角形自旋晶格与Dzyaloshinskiii-Moriya耦合的一个边缘和一个三能级系统驱动的三个字段在一个循环configuation模拟自旋输运效应之间的数学类比。我们发现，自旋输运效率，看到在三能级系统中的人口转移，增强超绝热性的条件得到满足时。我们的实验表明，由于规范不变性，非互易性和破缺的时间反演对称性的自旋晶格特性的现象可以在三能级系统中再现。
2021-09-24 quant-ph
Revisiting Quantum Supremacy: Simulating Sycamore-Class Circuits Using Hybrid CPU/GPU HPC Workloads
Quantum Rings Inc.（量子环公司）
通过混合CPU/GPU HPC工作负载模拟Sycamore级电路，实现量子霸权的高效仿真并展示其持续性。
2025-12-08 quant-ph
Simulating groundstate and dynamical quantum phase transitions on a superconducting quantum computer
我们在超导量子器件上优化了一个量子不变的、顺序的量子线路，通过量子临界点模拟了量子伊辛模型的基态。我们进一步展示了如何在这个模型的量子临界点的猝灭中发现的动态量子临界点可以被模拟。我们的方法避免了有限尺寸标度的影响，通过使用顺序的量子线路的启发无限矩阵乘积状态。我们提供高效的电路和各种错误缓解策略来实现，优化和时间演变这些状态。
2022-05-25 quant-ph
Tensor Network Quantum Virtual Machine for Simulating Quantum Circuits at Exascale
量子线路的数值模拟是在近期量子协处理器上开发、验证和验证量子-经典混合算法的不可或缺的工具。亿级高性能计算（HPC）平台的出现为推动量子线路模拟的边界提供了新的机会。我们提出了一个现代化版本的张量网络量子虚拟机（TNQVM），它作为一个量子线路模拟后端的极限规模ACCURATOR（XACC）框架。新版本基于通用的可扩展张量网络处理库ExaTN，并提供多个可配置的量子线路模拟器，通过全张量网络收缩实现精确的量子线路模拟，或通过适当的张量因子分解实现近似的量子态表示。在必要时，随机噪声建模从真正的量子处理器被纳入模拟与Kraus张量的量子信道建模。通过结合可移植的XACC量子编程前端和可扩展的ExaTN数值后端，我们引入了一个端到端的虚拟量子开发环境，可以从笔记本电脑扩展到未来的exascale平台。我们报告我们的框架，其中包括演示的分布式执行，纳入量子退相干模型，和模拟的随机量子线路用于认证的量子霸权的谷歌梧桐超导架构的初始基准。
2021-04-21 quant-ph
Simulating finite-time quantum isothermal processes with generic superconducting quantum circuit
有限时间等温过程是量子热力学的基础，但由于控制参数的变化和与热浴的相互作用而变得复杂。这种复杂性阻碍了直接应用传统的热力学测量相关量。在本文中，我们提供了一个离散步骤的方法来分离所做的工作和热交换的等温过程分解成分段绝热和等容过程。分段控制方案使得在通用量子计算机上模拟整个过程成为可能，这为量子热力学的实验研究提供了一个新的平台。我们在ibmqx 2上实现了模拟，以显示有限时间等温过程中额外功的$\mathrm{\mathcal{C}/τ}$标度。
2020-03-25 quant-ph
Simulating quantum circuits with arbitrary local noise using Pauli Propagation
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin（柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出一种多项式时间经典算法，用于高效模拟典型量子电路在任意非相干局部噪声下的可观测量期望值，通过Pauli路径方法证明了在高概率下截断策略可实现反多项式小的模拟误差。
2025-05-24 quant-ph
Matrix Product Evolution: A Method for Simulating Quantum Circuits Using Tensor Networks
BIPROGY Inc.（BIPROGY公司）；University of Tokyo（东京大学）；Niigata University（新潟大学）；Institute for Physics of Intelligence, University of Tokyo（东京大学智能物理研究所）；Institute for Solid State Physics, University of Tokyo（东京大学固体物理研究所）
针对量子电路经典模拟受希尔伯特空间指数增长限制的问题，提出沿电路深度构建的矩阵乘积演化（MPE）方法，开发拉链式收缩策略，经随机量子电路和多体态演化模拟验证，可作为MPS模拟的补充方法。
2026-08-05 quant-ph
Simulating Large Quantum Circuits on a Small Quantum Computer
有限的量子存储是近期量子器件的最重要的限制之一。了解小型量子计算机是否可以模拟更大的量子系统，或者执行需要更多量子比特的算法，无论是理论上还是实践上都很重要。本文介绍了量子线路的群参数$K$和$d$。这种电路的张量网络可以被分解成具有至多$K$量子比特的簇间量子通信的至多$d$大小的簇。我们提出了一个簇模拟方案，可以模拟任何$(K,d)$ -簇量子线路上的$d$ -量子比特机器的时间大致$2^{O(K)}$，进一步的加速时，考虑到更细粒度的电路结构。我们展示了我们的方案如何可以用来模拟集群量子系统-如大分子-可以划分成多个显着较小的集群之间的弱相互作用。通过使用一个合适的聚类分析，我们还实验证明，量子变分本征解算器仍然可以实现所需的性能估计的BeH $_2$分子的能量，同时运行在物理量子设备上所需的量子位数的一半。
2020-12-08 quant-ph
Simulating the Sycamore quantum supremacy circuits
提出了一种模拟量子线路的通用张量网络方法。该方法在计算大量相关位串幅度和概率方面比现有方法更有效。作为一个应用，我们研究了谷歌的Sycamore电路的采样问题，这些电路被认为是经典超级计算机无法企及的，并已被用来证明量子霸权。使用我们的方法，采用包含60个图形处理单元（GPU）的小型计算集群，我们已经从具有53个量子位和20个周期的Sycamore电路中生成了100万个相关位串，其中一些条目是固定的，线性交叉熵基准（XEB）保真度等于0.739，这远远高于Google的量子霸权实验。
2021-03-04 physics.comp-ph quant-ph
Simulating Time Evolution with Fully Optimized Single-Qubit Gates on Parameterized Quantum Circuits
本研究提出一种可同时优化参数化量子电路中单量子比特门转轴与角度的时间演化模拟新方法，可扩展至特定双量子比特门优化，数值实验验证了其在哈密顿量基态求解等场景的有效性，还分析了精度与硬件效率的权衡。
2022-02-16 quant-ph
Simulating the quantum switch with quantum circuits is computationally hard
University of Geneva（日内瓦大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Trans-scale Quantum Science Institute, The University of Tokyo（东京大学跨尺度量子科学研究所）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究证明，用量子电路模拟量子开关在计算上具有指数难度，且无法通过增加调用次数实现
2025-12-05 quant-ph
Simulating the Dynamics of Single Photons in BosonSampling Devices with Matrix Product States
玻色子采样是一个定义明确的方案，用于在近期内证明光子的量子优越性。在非自适应线性光网络中，虽然只依赖于多光子干涉，但很难进行经典模拟。在这里，我们使用矩阵乘积态来研究玻色子采样，这是量子多体物理学中一种强大的方法。该方法将光子演化过程中的瞬时量子态存储在光量子线路中，从而可以揭示玻色取样器件中单光子的动力学特征，如纠缠熵增长等。我们也将其应用到耗散光学量子线路，以及电路与费米子粒子的灵活性，这种方法。我们的工作表明矩阵乘积态是模拟光量子线路的一个强有力的平台。它很容易扩展到研究多粒子量子行走中的量子动力学。
2019-08-09 quant-ph
Simulating quantum circuits by adiabatic computation: improved spectral gap bounds
绝热量子计算是量子计算的一个框架，它表面上与标准电路模型非常不同。然而，可以证明这两个模型在计算上是等效的。证明的关键是将量子线路映射到绝热演化，然后证明绝热哈密顿量的最小谱隙至少是计算步数$L$的逆多项式.本文给出了间隙是逆多项式的两个简化证明。这两个证明导致相同的下限的最小差距，这对于$L \gg 1$是$\min_sΔ\gtrsim π^2 / [8(L+1)^2]$，比以前的估计改进。我们的第一种方法是一个直接的方法的基础上的本征态anomaly，而第二个使用外尔定理，利用已知的精确结果到一个界限的差距。我们的研究结果表明，它可能是可以使用这些方法来找到在其他情况下的哈密顿谱间隙的界限。
2019-07-26 quant-ph
Simulating moving cavities in superconducting circuits
我们从理论上研究了超导电路中移动腔的模拟。特别是，我们考虑最近提出的实验方案中的腔场的相位被用作一个移动的时钟。通过计算SQUID模拟腔轨迹时产生的误差，我们确定了参数制度的对应关系，并在时间膨胀，以及由于时钟大小和粒子创建系数的校正，是可观察的。这些发现可以作为指导时，进行实验模拟超导电路中的移动腔。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
Phase estimation of definite photon number states by using quantum circuits
我们提出了一种将传统的光干涉仪映射到量子线路的方法。通过对量子线路的模拟，估计了马赫-曾德尔干涉仪中存在光子损耗时的未知相移。为了这个目的，我们使用贝叶斯方法，其中的似然函数是必要的，它们是通过模拟适当的量子线路。比较了具有六个光子的四种不同定光子数态的精度。此外，还估计了装置中四个确定光子数态的Fisher信息，以检查所选测量方案的最优性。
2021-08-03 quant-ph
Simulating boson sampling in lossy architectures
光子损失是影响多光子干涉的最强缺陷之一。尽管它们的重要性，很少有人知道它们对玻色子采样实验的影响。在这项工作中，我们表明，使用经典的计算机，可以有效地模拟多光子干涉在所有的架构，遭受从指数衰减的传输与电路的深度，如集成光子电路或光纤。我们证明，无论是电路的深度足够大，它可以模拟热噪声与算法在多项式时间内运行，或者它是足够浅的张量网络模拟运行在准多项式时间。这一结果表明，为了实现单光子和线性光学的量子优势实验，可能需要新的实验平台。
2019-07-24 quant-ph
Simulating quantum circuits with restricted quantum computers
本论文研究用受限量子计算机模拟量子电路，提出基于准概率模拟（QPS）的方法，刻画非局部态和信道的最优模拟开销，并探讨经典通信的作用，为电路编织提供理论基础。
2025-03-27 quant-ph
Functional matrix product state simulation of continuous variable quantum circuits
IT University of Copenhagen（哥本哈根信息技术大学）；Kvantify Aps（Kvantify公司）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Aarhus University（奥胡斯大学）；Department of Computer Science, University of Copenhagen（哥本哈根大学计算机系）；AWS Center for Quantum Computing（亚马逊云科技量子计算中心）
本文提出基于函数矩阵积状态（FMPS）的方法，高效模拟连续变量量子计算的实空间表示，尤其在非高斯系统中表现优异。
2026-03-25 quant-ph
Simulating magic state cultivation with few Clifford terms
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Oxford（牛津大学）；PsiQuantum
本文提出用约8个Clifford ZX图模拟非Clifford d=5魔法态培育电路，相比传统方法减少了7×10⁵倍的项数，为模拟魔法态培育的逃逸阶段提供了新方法。
2026-06-10 quant-ph
Classically Simulating Quantum Circuits with Local Depolarizing Noise
研究了噪声对由计算易处理（CT）态和有效可计算稀疏（ECS）操作定义的量子线路的经典可模拟性的影响。这种电路的例子，我们称之为CT-ECS电路，是IQP，Clifford Magic和共轭Clifford电路。这意味着存在各种CT-ECS电路，使得它们的输出概率分布是反集中的，并且在无噪声设置中（在合理的假设下）不是经典地可模拟的。首先，我们考虑一个噪声模型，其中具有任意小的恒定速率的去极化通道在计算结束时应用于每个量子比特。我们表明，在这种噪声模型下，如果噪声率的近似值是已知的，任何CT-ECS电路与反集中的输出概率分布是经典的模拟。这表明，小噪声的存在大大影响了经典的CT-ECS电路的可模拟性。然后，我们考虑了噪声模型的扩展，其中噪声率可以随每个量子比特而变化，并提供了一个类似的充分条件，用于经典模拟具有反集中输出概率分布的CT-ECS电路。
2020-01-23 cs.CC quant-ph
Simulating hydrodynamics on noisy intermediate-scale quantum devices with random circuits
在最近的一个里程碑式的实验中，谷歌的处理器Sycamore通过从（伪）随机电路的输出中采样，预示着“量子霸权”时代的到来。我们表明，这样的随机电路提供了量身定制的积木模拟量子多体系统的噪声中间尺度量子（NISQ）设备。具体而言，我们提出了一个算法，包括一个随机电路，然后由trottered哈密顿时间演化研究流体力学和提取传输系数的线性响应制度。我们通过模拟一维和二维量子自旋系统中时空关联函数的建立来数值演示该算法，在那里我们特别仔细研究了任何现实实现中存在的错误的不可避免的影响。重要的是，我们发现，流体动力学缩放的相关性是非常强大的特罗特步骤，这打开了大门，达到非平凡的时间尺度与少量的门的大小。虽然随机电路内的错误被证明是无关紧要的，我们还揭示了有意义的结果，可以获得噪声的时间演化与误差率在近期硬件上实现。我们的工作强调了抽象采样任务之外的NISQ设备上的随机电路的实际相关性。
2021-06-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
The complexity of simulating constant-depth BosonSampling
玻色子采样是最近提出的一种量子计算的受限模型，它利用非自适应线性光网络来解决经典计算机难以解决的采样问题。在这里，我们表明，即使线性光学网络有一个常数（大于四）的分束器层，确切的版本的玻色子采样问题仍然是经典的困难，除非多项式层次崩溃到其第三级。这是基于已知的恒定深度量子线路和2-局域交换门（IQP）电路的类似结果。
2014-12-21 quant-ph
Non-zero noise extrapolation: accurately simulating noisy quantum circuits with tensor networks
针对高保真纠缠电路在低噪声区间难以用张量网络精确模拟的问题，本文提出非零噪声外推方法，通过添加噪声改善可模拟性并外推回目标区间。
2025-10-04 quant-ph
Quantum flow algorithms for simulating many-body systems on quantum computers
本文提出量子流（QFlow）算法，通过降维活性空间中的耦合特征值问题采样希尔伯特空间，在保持恒定电路深度和量子比特数的同时显著降低电路复杂度并优化波函数参数数量。
2023-08-08 quant-ph
Simulating Molecular Spectroscopy with Circuit Quantum Electrodynamics
光谱学是通过量子系统与电磁辐射的相互作用来理解量子系统的关键实验室技术。特别是，光谱学能够揭示分子的物理结构，导致了微波激射器的发展-激光的前身。然而，由于计算和技术的限制，分子光谱学的实际应用大多局限于平衡态;利用新兴的量子模拟技术可以实现潜在的突破。在这里，我们的实验表明，超导量子模拟器是能够产生平衡和非平衡态的分子光谱，可靠地产生分子的振动结构。此外，我们的量子模拟器不仅适用于具有广泛的电子-振动耦合强度的分子，其特征在于由黄-里斯参数，但也不容易在正常的实验室条件下访问的分子光谱。这些结果指出了一个新的方向，预测和理解分子光谱学，利用量子模拟的力量。
2017-03-09 quant-ph
Experimental Simulation of Larger Quantum Circuits with Fewer Superconducting Qubits
尽管近期的量子计算设备在所谓的NISQ时代仍然受到量子比特数量和质量的限制，但量子计算优势已经在实验上得到了证明。此外，量子和经典计算的混合架构已成为展示NISQ应用的主要范例，其中低深度量子线路被重复应用。为了进一步扩大NISQ器件可解决的问题规模，还可以通过将量子线路“切割”成不同的片段来减少物理量子比特的数量。在这项工作中，我们实验证明了电路切割方法模拟量子线路涉及许多逻辑量子比特，使用只有少数物理超导量子比特。通过利用线性簇状态的对称性，我们可以估计电路切割的有效性，用于模拟多达33个量子比特的线性簇状态，每个子电路最多使用4个物理量子比特。具体地说，对于12量子比特的线性团簇态，我们发现实验保真度界可以达到0.734，这比在相同的12量子比特超导处理器上直接模拟的保真度界高出约19%.我们的研究结果表明，电路切割是一种可行的方法来模拟量子线路使用更少的量子比特，同时实现更高的电路保真度。
2023-03-02 quant-ph
Simulating Quantum Systems with NWQ-Sim on HPC
本文介绍可在多节点多CPU/GPU异构HPC上运行的量子模拟环境NWQ-Sim，展示其在伊辛模型、噪声误差分析及VQE变分算法中的应用，证明其性能优于或媲美同类模拟器，兼具噪声感知能力。
2024-01-12 quant-ph
Quantum direct cause across the Cherenkov threshold in circuit QED
研究了用超导电路模拟量子比特加速所引发的切伦科夫辐射。通过对辐射几率的分析，我们证实了切伦科夫速度阈值的存在，这意味着模拟超光速量子比特运动是可能的。一个问题立即出现了：这样的运动与因果关系原理相容吗？为了解决这个问题，我们进行了因果关系测试的模拟系统的基础上最近发展的概念的时间量子相关性，伪密度矩阵和时间量子转向。结果表明，即使在弱耦合条件下，单模近似也不成立。
2021-09-03 quant-ph
Quantum circuits for solving one-dimensional Schrödinger equations
我们构造了求解一维薛定谔方程的量子线路。对三个典型实例进行了仿真，谐振子、方势阱和库仑势的计算结果表明，用8个量子比特可以得到合理的结果。我们的模拟表明，简单的量子线路可以解决标准的量子力学问题。
2009-07-20 quant-ph
Quantum-Kit: Simulating Shor's Factorization of 24-Bit Number on Desktop
Quantum-Kit是一个用于量子线路模拟的图形化桌面应用程序。其强大的内存高效计算引擎可以在桌面上进行大规模模拟。设计混合电路的能力，量子和经典的位和控制，是用来证明Kitaev的方法肖尔的因式分解算法。这是第一次，Shor的24位整数的因式分解是在一个普通的台式机上用Quantum-Kit在短短26分钟内模拟的，该台式机配备了英特尔酷睿i5 7400 T，2.4GHz和12 GB RAM。虽然到目前为止最大的数字分解是一个20位整数，需要60个量子位和一台超级计算机，但混合电路功能允许使用Kitaev的技巧在桌面上仅用21个量子位在2.3分钟内分解相同的数字。此外，使用Quantum-Kit，传统的Shor算法对于具有39个量子位的13位整数的速度要快35倍。
2020-04-25 quant-ph
Simulating Quantum Circuits by Model Counting
该研究首次提出通过加权模型计数实现通用量子电路强模拟的方法，给出Clifford+T电路线性编码，实验证实其优于基于ZX演算和决策图的前沿技术，为高效量子电路编译提供新路径。
2024-03-11 cs.LO quant-ph
Explicit Quantum Circuit for Simulating the Advection-Diffusion-Reaction Dynamics
本文评估Carleman线性化求解对流-扩散-反应方程，发现五次迭代即可近似，但Pauli门指数增长，改用块编码oracle将复杂度降为多项式，但多时间步实现仍需研究。
2024-10-08 quant-ph
Simulating quantum circuits using tree tensor networks
提出一种基于有根树张量网络在经典计算机上模拟量子电路的方法，通过固定树结构吸收单量子比特门并用奇异值分解处理双量子比特门，理论分析与数值实验证明其在特定场景下优于矩阵乘积态表示。
2023-03-22 physics.comp-ph quant-ph
Simulating Quantum Circuits with Sparse Output Distributions
我们表明，几个量子线路家庭可以有效地模拟经典的，如果它是承诺，他们的输出分布是近似稀疏的，即分布是接近一个只有一个多项式小，先验未知子集的测量概率是非零的。经典的模拟，从而获得量子线路--没有额外的稀疏承诺-被认为是难以模拟。我们的研究结果特别适用于一个家庭的傅立叶采样电路（Shor的因子分解算法的结构相似性），但也适用于其他几个电路家庭，如IQP电路。我们的结果提供了量子线路的例子，不能实现指数加速，由于存在太多的相消干涉，即太多的振幅抵消。我们的经典模拟的关键是一个有效的算法近似的一类状态称为计算易处理的状态的显着傅立叶系数。后一个结果可能有超出本工作范围的应用。在证明中，我们采用和扩展稀疏近似技术，特别是Kushilevitz-Mansour算法，结合概率模拟方法的量子线路。
2013-10-24 cs.CC quant-ph
Quantum circuits for simulating neutrino propagation in matter
本文提出新颖门排列的量子电路，模拟中微子在恒定及变化物质密度中的传播，通过味基编码测量确定振荡概率，与理论预测高度一致。
2025-08-05 hep-ph quant-ph
Simulating quantum computers with probabilistic methods
我们研究经典和量子计算能力之间的边界。这项工作包括两个部分。首先，我们开发新的经典的模拟算法，以采样方法为中心。使用这些技术，我们产生新的类的经典可模拟的量子线路的标准技术依赖于测量概率的精确计算无法提供有效的模拟。例如，我们展示了如何将匹配门、Toffoli、Clifford、有界深度、傅立叶变换和其他电路串联起来，这些电路都是经典的可模拟电路。我们还证明了稀疏量子线路以及由CNOT和exp[iaX]门组成的电路可以经典地模拟。在第二部分中，我们将我们的结果应用于量子算法的模拟。它表明，最近的量子算法，有关Potts模型配分函数的估计，可以有效地模拟经典。最后，我们表明，西蒙和肖尔的算法的指数加速至关重要地取决于在这些算法的最后一个阶段，处理经典的测量结果的后处理。具体来说，我们证明了这两种算法将是经典的模拟，如果在这一步中经典计算的功能有一个充分峰值的傅立叶频谱。
2010-04-12 quant-ph
Simulating the Quantum Rabi Model in Superconducting Qubits at Deep Strong Coupling
本文提出利用超导电路中的数字量子模拟技术，通过增加Trotterization步数分解复杂哈密顿量，在cQED中实现超强耦合，展示数字方法的通用性与高保真度，并通过相干测量克服硬件限制。
2024-02-19 quant-ph
Magna: simulating magic state factories as cheaply as Clifford circuits
Chen-Ning Yang Institute for Advanced Study, Tsinghua University（清华大学杨振宁高等研究院）；Qosmos Technology (Beijing) Co., Ltd（科索斯科技（北京）有限公司）；Beijing Key Laboratory of Cold Atom Quantum Computation, Tsinghua University（清华大学冷原子量子计算北京市重点实验室）
研究针对魔法态工厂经典模拟的高成本问题，提出$\texttt{magna}$模拟器，通过张量网络约简等技术实现低成本模拟，在Bravyi–Haah蒸馏等任务上取得最优性能，为魔法态工厂评估优化提供关键工具。
2026-11-05 quant-ph
Simulating the Effect of Decoherence and Inaccuracies on a Quantum Computer
量子计算机是一种新型计算机，可以非常有效地解决诸如因子分解和数据库搜索等问题。量子计算机的实用性受到两种不同类型的误差的影响，退相干和不准确。在本文中，我们显示的量子计算机，同时考虑退相干和不准确的模拟结果。我们模拟电路的因素的数字15，21，35和57以及电路使用数据库搜索来解决电路满意度问题。我们的模拟表明，对于一台噪声保持在π/4096以下且退相干率为10 ^-6的俘获离子量子计算机，其每门的错误率约为10 ^-6。这是一个重要的界限，因为之前的研究已经表明，如果错误率为10^-6量级，量子计算机可以比经典计算机更有效地进行因子分解。
1998-04-16 quant-ph
Qymera: Simulating Quantum Circuits using RDBMS
本文提出 Qymera 系统，将量子电路转换为 SQL 查询以利用 RDBMS 原生执行模拟，并通过图形界面、代码接口和基准测试框架支持开发、比较与教学。
2025-06-10 cs.DB cs.ET quant-ph
