QSeqSim: A Symbolic Simulator for Qiskit While Loops Using Sequential Quantum Circuits
Key Laboratory of System Software (Chinese Academy of Sciences), Institute of Software, Chinese Academy of Sciences（中国科学院软件研究所系统软件重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Centre for Quantum Software and Information, University of Technology Sydney（悉尼科技大学量子软件与信息研究中心）
QSeqSim通过将Qiskit量子电路转换为OpenQASM 3代码，构建了支持while循环的符号模拟器，利用BDD实现高效的状态组合与保留，可模拟超过1000个量子比特的量子随机游走电路。
2026-05-14 cs.LO quant-ph
Fast Equivalence-checking for Quantum Circuits
我们执行正式验证的量子线路集成几种技术专门为特定类别的电路。我们的验证方法是基于一个可逆的斜接，允许一个利用现有技术的电路简化的量子线路的新概念。对于可逆电路出现的关键量子算法的运行时瓶颈，我们开发了几种验证技术，并经验比较。我们还将现有的量子验证工具与SAT求解器的使用相结合。Shor的数字分解算法的电路实验，包含数千个门，效率提高了3-4个数量级。
2013-04-30 cs.ET quant-ph
Random Stimuli Generation for the Verification of Quantum Circuits
量子线路的验证对于保证跨越各种抽象级别的量子算法和/或量子描述的正确性是必不可少的。在这项工作中，我们表明，有很有前途的方法来检查的正确性量子线路使用模拟验证和随机刺激。为此，我们研究如何正确地产生刺激，有效地检查的正确性的量子线路。更确切地说，我们介绍，说明和分析三种方案的量子刺激生成-提供错误检测率（以及所需的刺激数量）和效率之间的权衡。与经典领域中的验证相反，我们表明（无论是理论上还是经验上），即使只考虑几个随机选择的刺激（从所提出的方案产生），量子线路也可以实现高的错误检测率。这些概念和理论考虑的结果也得到了经验上的证实-在50000个基准实例中进行了总计约$10^6$的模拟。
2020-11-14 cs.ET quant-ph
SymPhase: Phase Symbolization for Fast Simulation of Stabilizer Circuits
提出一种仅需正向遍历一次的稳定子电路仿真算法，通过引入相位符号化将Pauli故障累积为符号表达式，并采用位向量编码与新数据布局优化稳定子表，在Julia中实现SymPhase.jl，其采样时间优于Stim。
2023-11-22 cs.ET quant-ph
Symbolic Quantum Simulation with Quasimodo
本文介绍了开源 Python 库 Quasimodo，它利用 BDD 和 CFLOBDD 等符号化数据结构在经典计算机上模拟、验证和调试量子电路，并具有易于扩展的后端设计。
2023-05-29 cs.FL cs.SC quant-ph
Model Checking for Verification of Quantum Circuits
在这次演讲中，我们将描述一个基于断言的验证（ABV）的量子线路的框架，通过应用我们以前的工作中开发的量子系统的模型检查技术，其中：（i）无噪声和有噪声的量子线路分别建模为算子和超算子值的过渡系统，这两者都可以进一步表示为张量网络。(ii)量子断言由Birkhoff-von Neumann量子逻辑的时间扩展指定。它们的语义定义的基础上的设计决策：它们将被用于验证的量子线路的模拟经典计算机或人类推理，而不是量子物理实验（例如，测试通过测量）;（iii）可达性分析和模型检查的量子线路的算法开发的基础上收缩张量网络。我们观察到，许多优化技术计算关系产品中使用的BDD为基础的模型检测算法可以概括为收缩张量网络的量子线路。
2021-04-23 cs.AR cs.LO quant-ph
QUANTIFY: A framework for resource analysis and design verification of quantum circuits
量子资源分析对于设计量子线路以及评估任意（纠错）量子计算的可行性至关重要。为此，我们介绍QUANTIFY，这是一个开源的框架，用于定量分析量子线路。它基于Google Cirq，并考虑到Clifford+T电路而开发，它包括处理Toffoli+H和更通用的受控量子门的必要方法。QUANTIFY的主要功能包括：（1）与表面码兼容的分析和优化方法，（2）在不同的自动化系统之间的选择，（混合极性）Toffoli门分解，（3）考虑已知门换向规则的半自动量子线路重写和量子门插入方法，以及（4）可以与不同验证方法（例如，真值表或电路不变量，如导线数量）组合的新颖优化器类型。为了进行基准测试，QUANTIFY包括量子存储器和量子算术电路。实验结果表明，该框架的性能可扩展到数千个量子位的电路。
2020-07-21 cs.ET quant-ph
Symbolic Specification and Reasoning for Quantum Data and Operations
Centre for Quantum Software and Information, University of Technology Sydney（悉尼科技大学量子软件与信息中心）
本文提出符号操作逻辑（SOL）框架，用于量子数据和操作的符号规范与推理，为量子计算的正式验证和自动定理证明提供理论基础。
2025-12-26 cs.LO cs.PL quant-ph
Current-State Opacity in Safe Partially Observed Quantum Petri Nets: True-Concurrency Semantics and Exact Symbolic Verification
Institute of Systems Engineering, Macau University of Science and Technology（澳门科技大学系统工程研究所）
本文提出在安全部分观测量子Petri网中使用真正的并发语义来定义当前状态模糊性，并通过精确符号验证算法评估量子后状态泄漏，解决了传统离散事件系统中无法捕捉混合架构安全漏洞的问题。
2026-04-20 cs.LO quant-ph
DDMF: An Efficient Decision Diagram Structure for Design Verification of Quantum Circuits under a Practical Restriction
为迎接未来的“量子计算时代”，量子线路的设计已引起人们的广泛关注。“与传统的逻辑合成一样，验证和分析生成的量子线路的功能应该很重要。为此，我们提出了一种有效的验证方法，量子线路下的实际限制。由于这种限制，我们可以引入一种基于决策图的有效验证方案，称为矩阵函数决策图（DDMF）。然后，我们分析了我们的方法的优势，基于DDMFs比以前的验证技术。为了介绍DDMF，我们还引入了新的概念，量子函数和矩阵函数，它们本身也可能是有趣的和有用的量子线路的设计。
2008-09-13 quant-ph
Symbolic Pauli Propagation for Gradient-Enabled Pre-Training of Quantum Circuits
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；European Organization for Nuclear Research (CERN)（欧洲核子研究组织（日内瓦））
提出符号化Pauli传播方法，通过解析函数表示可观测量，结合截断策略实现高效梯度估计，支持量子电路的可扩展预训练，在变分量子本征求解器中验证了准确性。
2026-07-31 quant-ph
Symbolic Synthesis of Clifford Circuits and Beyond
本文研究路径和的酉性判定与电路提取问题，证明酉性问题在Clifford路径和上可解，并提出从Clifford路径和综合C1-H-C2形式电路的算法，并推广至任意路径和，成功综合了量子傅里叶变换。
2023-11-15 quant-ph
Towards Large-scale Functional Verification of Universal Quantum Circuits
我们介绍了一个基于费曼路径积分的量子线路形式化规范和验证框架。我们的形式主义，建立在多项式函数的指数和，提供了一个结构化的和自然的方式来指定量子操作，特别是经典函数的量子实现。一个新的重写系统的指数和自由变量的Clifford层次结构的所有级别的电路的验证，无论是规范或参考电路。我们的算法进一步示出给一个多项式时间的决策过程检查的Clifford群电路的等价性。我们通过对最多100个量子位和数千个T门的优化Clifford+T电路进行自动验证，以及使用数百个量子位的量子算法的功能验证来评估我们的方法。我们的实验最终在自动化验证的隐藏移位算法的一类布尔函数的时间的一小部分，它已经采取了最近的算法来模拟。
2019-01-29 cs.LO quant-ph
Rotational Abstractions for Verification of Quantum Fourier Transform Circuits
随着构建大规模量子计算机的竞赛以及利用量子算法有效解决科学和工程学科问题的努力，对高效和可扩展的验证方法的需求至关重要。我们提出了一种新的形式验证方法，是针对量子傅里叶变换（QFT）电路。QFT是形成许多量子计算应用的基础的基本量子算法。该验证方法采用QFT中使用的量子门的抽象，从而将验证问题从希尔伯特空间减少到位向量的无量词逻辑。非常有效的决策程序可用于推理位向量。因此，我们的方法能够扩展到验证具有10，000个量子位和5000万个量子门的QFT电路，从而提供了迄今为止使用形式验证方法验证的QFT电路的大小的流星进步。
2023-01-02 cs.LO quant-ph
SymFT: Universal Fault-Tolerant Quantum Circuit Simulation via Symbolic Clifford--Pauli Frames and Stabilizer Coordinates
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Arclight Quantum Computing Inc.（Arclight量子计算公司）；Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）
SymFT是一款高吞吐量容错量子电路模拟器，通过符号Clifford–Pauli框架分解和自适应稳定子坐标规划优化采样，在多种量子电路上实现了比Stim、Clifft、SOFT更优的采样性能。
2026-08-11 quant-ph
Extended flag gadgets for low-overhead circuit verification
标志验证技术在用于检测临界故障的量子纠错中是有用的。在这里，我们提出了一个应用程序的标志验证技术，以提高后选择性能的近期算法。我们扩展的定义是什么构成了一个标志，通过创建错误检测小工具的基础上已知的变换的酉算子。在克利福德或近克利福德电路的情况下，这些幺正算子可以被选择为控制泡利门，从而导致只需要少量额外的克利福德门的小工具。我们表明，这样的标志可以提高电路的性能高达2倍后选择，并证明其有效性的错误模型具有单量子位去极化噪声，串扰，和两个量子位相干过旋转。
2021-01-25 quant-ph
Coefficient-Decoupled Matrix Product Operators as an Interface to Linear-Combination-of-Unitaries Circuits
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）
本文提出一种系数解耦的MPO表示法，用于Pauli求和运算符，提供直接接口到线性组合的单元电路，通过静态Select oracle和动态Prep oracle实现可重用的编译策略。
2026-03-25 quant-ph
A Specification Format and a Verification Method of Fault-Tolerant Quantum Circuits
量子计算一般表示为量子线路，其由有序的量子门列表指定。在优化和执行所表达的计算过程中使用所得到的规范。然而，规范格式使得很难验证优化或执行的计算仍然符合初始的门列表规范：在最坏的情况下，显示由不同的量子门列表表示的两个量子线路之间的计算等价性是指数复杂的。为了解决这个问题，这项工作提出了专门为容错量子线路定制的规格格式的推导。电路被认为是完全由单量子位初始化，CNOT门和单量子位测量（ICM形式）组成的形式。在某些假设下，这种格式允许有效地验证优化的（或实现的）计算。提出了两种基于检查稳定器电路结构的验证方法。
2018-07-08 quant-ph
Classical verification of quantum circuits containing few basis changes
我们考虑的任务是验证量子计算的正确性的限制类电路，其中包含最多两个基础的变化。这包含了产生傅立叶层次第二层的电路，这是最低层，对于它有一个确定的量子优势。我们表明，当电路有一个结果的概率至少在电路大小的一些多项式的逆，结果可以在多项式时间内检查有界误差由一个完全经典的验证。该验证程序基于计算路径的随机抽样，并且仅在了解可能结果的情况下才可能进行。
2016-12-15 cs.CC cs.CR quant-ph
Verification of Quantum Circuits through Discrete-Time Barrier Certificates
针对现有量子计算机验证多依赖定理证明器的问题，本文借鉴动态系统验证思路，提出复变量k归纳障碍证书方法，结合厄米特平方和优化计算，可用于验证多种量子电路的性质。
2024-08-14 cs.LO cs.SY eess.SY
Verification of Recursively Defined Quantum Circuits
本文提出一个用于验证递归定义量子电路正确性的证明系统，并证明其可靠性与相对完备性，通过多个应用实例展示了其有效性。
2024-11-06 cs.LO cs.PL quant-ph
SyQMA: A memory-efficient, symbolic and exact universal simulator for quantum error correction
Quantinuum；University College London（伦敦大学学院）
SyQMA通过符号化方法高效模拟量子电路，支持精确计算期望值和测量概率，适用于量子误差校正中的最大似然解码和逻辑错误率分析。
2026-04-16 quant-ph
Composable Verification in the Circuit-Model via Magic-Blindness
DI-ENS, Ecole Normale Supérieure (Université PSL, CNRS, INRIA)（巴黎高等师范学院（巴黎文理研究大学、法国国家科学研究中心、法国国家信息与自动化研究所））
本文引入一族针对Clifford+MSI电路的噪声鲁棒、可组合且高效的验证协议，通过魔法盲性概念实现与MBQC模型同等的安全性和鲁棒性，并降低量子通信成本。
2026-05-22 quant-ph
Quantum-Chiplet: A Novel Python-Based Efficient and Scalable Design Methodology for Quantum Circuit Verification and Implementation
本文提出Quantum-Chiplet分层建模方法和量子多项式表示，将量子电路验证复杂度从指数级降至O(k)，并在14量子比特上实现比IBM Qiskit快10倍以上的仿真加速。
2025-03-13 quant-ph
Circuit Symmetry Verification Mitigates Quantum-Domain Impairments
最先进的噪声中等规模量子计算机需要低复杂度的技术来减轻量子退相干造成的计算错误。对称性验证构成了一类量子误差缓解（QEM）技术，其通过利用计算任务本身的内在对称性来区分错误的计算结果与正确的计算结果。受量子开关在量子通信理论中的优势启发，提出了面向电路的对称性验证技术，该技术能够在不知道量子态的情况下验证量子线路的可交换性.特别是，我们提出了时空稳定器（STS）技术，它概括了传统的量子域稳定器形式主义面向电路的稳定器。通过使用实际的量子算法，包括量子傅里叶变换（QFT）和量子近似优化算法（QAOA）的适用性和实施策略的建议技术进行了证明。
2022-08-27 cs.IT math.IT quant-ph
Practical Log-Depth Quantum State Preparation and Circuit Verification via Tree Tensor Network Compilation
University College London（伦敦大学学院）；Centre for Computational Science, Department of Chemistry, University College London（伦敦大学学院化学系计算科学中心）；Advanced Research Computing Centre, University College London（伦敦大学学院高级计算研究中心）；Informatics Institute, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学信息学研究所）
本文提出通过树张量网络重整化方法将矩阵积态分解为对数深度量子电路，实现量子态制备和电路验证，并用于设备校准。
2026-05-07 quant-ph
Verification of Group Non-membership by Shallow Quantum Circuits
决策问题是答案为YES或NO的问题，作为非确定性多项式时间（$\mathsf{NP}$）的量子模拟，$\mathsf{QMA}$（量子Merlin-Arthur）类包含了其YES实例可以用量子计算机有效验证的决策问题.已知在$\mathsf{QMA}$中存在决定群元素的群非成员（GNM）的问题。以前的GNM验证工作需要一个具有$O(n^5)$组oracle调用的量子线路。在这里，我们提出了一种有效的方法来验证GNM问题，减少电路深度为$O(1)$和量子位的数量减半。我们进一步实验证明的计划，其中两个元素的子组中的四个元素组的验证任务。在实验中观察到一个显着的完整性，健全性差距。
2020-10-07 physics.optics quant-ph
Verification of Quantum Circuits through Barrier Certificates using a Scenario Approach
本文提出一种基于情景的方法，为量子电路合成屏障证书，以验证其在有限和无限时间范围内的正确性，并处理初始状态和动力学的不确定性，通过案例研究比较了不同证书类型的适用性。
2025-06-19 cs.LO quant-ph
Solving diner's dilemma game, circuit implementation, and verification on IBMQ simulator
食客困境是经济学和博弈论中最有趣的问题之一。在这里，我们用量子规则解决了n（玩家数量）=4的问题，并且我们能够消除帕累托最优和纳什均衡点之间的用餐者困境。我们发现量子策略，使每个食客的最大收益，而不影响其他人的收益和策略。我们使用叠加和纠缠的量子原理，它比任何经典策略都优越。我们提出了游戏的电路实现，在IBM量子模拟器上设计，并验证了量子模型中的策略。
2020-11-16 quant-ph
Shaded tangles for the design and verification of quantum circuits
我们给出了一个将阴影缠结解释为量子线路的方案，其性质是，如果两个阴影缠结是环境同位素，则它们相应的计算效果是相同的。我们以这种方式分析了11个已知的量子程序-包括纠缠操纵，纠错和隐形传态-并在每种情况下提出了一个完全拓扑的形式验证，在某些情况下产生广义的程序。我们也使用我们的方法，以确定2个新的程序，拓扑状态转移和量子纠错。我们的形式主义产量在某些情况下显着的新的见解如何工作的程序，包括描述的量子纠缠所产生的拓扑纠缠的链，和描述的量子纠错错误被“困在泡沫”，并删除从阴影缠结。
2019-05-11 quant-ph
An Implementation of the Quantum Verification of Matrix Products Algorithm
我们提出了一个空间有效的实现的量子验证矩阵产品（QVMP）算法，并证明其功能，通过运行它在Aer模拟器上的两种模拟方法：状态向量和矩阵产品状态（MPS）。我们报告电路指标（门计数，量子位计数，电路深度），编译时间，模拟时间，并证明格罗弗预言的正确性。我们的研究得出结论，虽然QVMP可以在中等大小的输入上进行模拟，但由于电路深度和量子位数的限制，它不能扩展到我们可以在当前量子硬件上观察到任何量子优势的程度。此外，模拟方法的选择对编译电路的大小有明显的影响，这会减慢开发速度。
2022-08-21 cs.SE quant-ph
Formal Verification of Variational Quantum Circuits
University of Verona（维罗纳大学）
本文首次对变分量子电路（VQCs）的形式化验证问题展开深入研究，提出基于抽象解释的新型语义框架以克服量子状态归一化带来的变量依赖挑战，并在标准基准上验证了该方法的有效性。
2025-07-14 cs.LG cs.PL quant-ph
