Observation of exceptional point in a PT broken non-Hermitian system simulated using a quantum circuit
非厄米系统的简并点--例外点（Exceptional points，EPs），在实验上被证明能极大地提高微腔的灵敏度后，近年来引起了人们的极大关注。与厄米系统中通常的简并不同，在EP处，本征能量和本征向量都合并。虽然一些外来的属性和潜在的应用程序的EP进行了探讨，EP的研究范围在很大程度上是有限的实验能力。一些系统，例如具有高阶EP的系统，很难用常规仿真实现。在这里，我们提出了一个可扩展的方法来模拟非厄米系统的量子线路，其中广泛的EP可以研究。由于控制效应的非对称性和后选择效应，该系统具有固有的奇偶性-时间（PT）破缺。在量子编程框架中实现了一个示例电路，并演示了EP处的相变。考虑到量子线路的可扩展性和灵活性，我们的模型能够模拟具有高阶EP的大规模系统。我们相信这一工作将为量子计算机的更广泛的应用和非厄米系统及其相关的EP的研究提供一个工具。
2020-05-31 quant-ph
Leveraging Secondary Storage to Simulate Deep 54-qubit Sycamore Circuits
在最近的一篇论文中，我们证明了二级存储可以扩展可以用经典算法实际模拟的量子线路的范围。在这里，我们改进了这些技术，并将其应用于具有53和54量子位的Sycamore电路的模拟，其中纠缠模式ABCDCDAB已被证明难以用其他方法进行经典模拟。我们的分析表明，在橡树岭国家实验室的Summit超级计算机上，这种电路可以在几天内以高保真度模拟到任意深度，输出所有的振幅。
2019-10-22 quant-ph
Dirac formulation for universal quantum gates and Shor's integer factorization in high-frequency electric circuits
利用电路可以很好地进行量子计算。特别地，薛定谔方程可以用传输线的集总元件模型来模拟，适用于低频电路。本文用分布元模型模拟狄拉克方程，该模型适用于高频电路。然后，利用传输线构成的网络构造了一组通用的量子门（Hadamard门、相移门和CNOT门）。我们展示了基于电路的Shor素分解。只要设计金属线网络，就有可能模拟任何量子算法。
2020-04-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Commuting quantum circuits: efficient classical simulations versus hardness results
对由交换门组成的量子线路的研究对于理解量子计算和经典计算之间的微妙界限特别有用。事实上，虽然是一个受限制的类别，但交换电路表现出真正的量子效应，如纠缠。在本文中，我们表明，计算能力的交换电路表现出令人惊讶的丰富的结构。首先，我们表明，每个2-本地交换电路作用于d-能级系统，其次是单量子点测量可以有效地模拟经典的高精度。与此相反，我们证明，这样强的模拟是很难为3-本地电路。使用采样方法，我们进一步表明，所有由指数泡利算子e^{iθP}组成的交换电路可以有效地进行经典模拟时，其次是单量子比特的测量。最后，我们表明，交换电路可以有效地模拟某些非交换过程，特别是有关恒定深度的量子线路。这证明了交换电路的能力超越了经典计算。
2012-04-20 quant-ph
Error-corrected Hadamard gate simulated at the circuit level
本文首次在电路级噪声下模拟表面码的逻辑Hadamard门，通过补丁变形的两种畴壁方案实现逻辑X和Z弦交换，优化物理电路并证明其逻辑失败概率与量子存储实验相当，还将SWAP纠错轮编译为仅四层双量子比特门。
2024-06-27 quant-ph
Augmenting Density Matrix Renormalization Group with Matchgates and Clifford circuits
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出MCA-MPS方法，结合匹配门和克莱因电路提升密度矩阵重整化群的计算精度。
2025-12-20 cond-mat.str-el quant-ph
Deep Quantum Circuit Simulations of Low-Energy Nuclear States
提出高性能深度量子电路数值模拟方法，通过门融合和电路中测量管理加速验证低能核态制备，成功模拟21量子比特和超1.15亿门的电路。
2023-10-26 quant-ph
Quantum Circuits for Elementary Cellular Automata
该研究确定了22条可通过量子电路模拟的初等元胞自动机规则，且为每条规则设计了门数为O(N)的量子实现电路。
2025-01-11 nlin.CG quant-ph
On the simulation of quantum circuits
我们考虑最近的工作，量子线路的模拟使用矩阵乘积状态的形式主义和收缩张量网络的形式主义。我们提供了许多这些结果的简化的直接证明，扩展了一类明确的有效模拟电路（具有有限范围的2-qubit门的对数深度电路）到以下：设C是n个qubit上的任何多晶硅尺寸的量子线路（通常也是多晶硅深度），包括1-和2- qubit门和1-qubit测量（2-qubit门作用于任意对的qubit线）。对于每条量子位线j，令D_j为接触或穿过线j的2量子位门的数量，即应用于量子位i，k的2量子位门的数量，其中i \leq j \leq k。设D=max_jD_j，则量子过程可以在时间n poly（2^D）上经典模拟。因此，如果D=O（log n），则C可以有效地经典模拟。
2006-03-19 quant-ph
Holographic quantum simulation of entanglement renormalization circuits
本研究利用全息量子模拟技术，基于MERA及提出的gMERA网络，在10量子比特计算机上实现了32格点临界伊辛模型的模拟与长程关联测量，发现最优网络选择取决于噪声、量子比特数和目标态。
2022-03-02 cond-mat.str-el quant-ph
Integrable Quantum Circuits from the Star-Triangle Relation
本研究利用星三角关系，基于相互对易的双参数转移矩阵构建新型可积量子电路，推导出局域守恒荷，并给出Q态Potts与ℤ_Q两类电路示例及相关模型关联。
2023-10-26 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Revisiting the simulation of quantum Turing machines by quantum circuits
Yao（1993）证明了量子图灵机和均匀生成的量子电路是多项式等价的计算模型：在长度为$n$的输入上运行的量子图灵机的$t \geq n$步骤可以通过在$t$中具有二次尺寸的均匀生成的量子电路族来模拟，并且可以通过运行在多项式时间的量子图灵机来模拟多项式时间均匀生成的量子电路族。本文重新讨论了量子图灵机的均匀生成量子电路模拟，这是两个模拟任务中更具挑战性的一个，并对Yao采用的模拟方法进行了改进和分析。分析表明，量子图灵机的模拟可以用具有$t$线性深度的量子电路来完成，而不是二次深度的量子电路。并且可以扩展到量子图灵机的变体，例如具有多维带的量子图灵机。我们的分析是基于Arrighi，Nesme和Werner（2011）的方法的扩展，该方法允许因果酉演化的局部化。
2018-08-06 cs.CC quant-ph
A class of quantum many-body states that can be efficiently simulated
我们介绍了多尺度纠缠重整化模型（MERA），一个有效的表示某些量子多体状态的D维晶格。等效于具有对数深度和独特因果结构的量子线路，MERA允许对局部期望值进行精确评估。它也是纠缠重整化的基础结构，这是一种针对晶格上量子系统的粗粒度方案，专注于保持纠缠。
2006-10-12 cond-mat.str-el quant-ph
Database Reordering for Compact Grover Oracles with ESOP Minimization
Fujitsu Limited（富士通株式会社）
本文提出通过数据库重排与ESOP最小化减少Grover算法中的量子态准备电路，实验表明重排可显著降低电路规模，模拟退火在不同数据库大小下均能有效找到近优解。
2026-04-08 quant-ph
Entaglement-Based Quantum Mean Estimator Circuit
本文提出了一种计算给定量子态平均值的量子线路。该电路通过查询量子随机存储器来获取集合的值，并利用叠加、干涉和纠缠现象来估计$\mathcal{O}(\frac{1}ε\log{Nd})$复杂度的平均值。在IBM Q Experience上对所提出的量子均值估计器电路进行了仿真，结果表明所提出的量子线路具有增强许多基于均值的机器学习算法的潜力。
2019-11-28 quant-ph
Efficient estimation of trainability for variational quantum circuits
针对变分量子电路受贫瘠高原问题影响导致训练难、可训练性难判定的问题，提出基于随机初始化电路到Clifford电路的精确映射的高效梯度计算方法，可验证电路可训练性，已在100量子比特规模验证。
2023-09-07 quant-ph
Efficiently contractable quantum circuits cannot produce much entanglement
我们显示了两种不同的经典模拟方法之间的相似性测量为基础的量子计算-一个依赖于低纠缠（树张量网络）表示的计算机的状态，和其他张量收缩方法的基础上的拓扑结构的图形状态。我们利用这种相似性来说明，任何可以通过张量收缩有效模拟的量子线路都不能产生太多的纠缠。
2008-02-08 quant-ph
Linear circuit models for on-chip quantum electrodynamics
我们提出的等效电路模型的微波谐振器和量子系统的相互作用。电路模型来自一般的相互作用哈密顿量。模拟的谐振器传输频率，量子位兰姆位移和实验数据之间的定量协议将被显示。我们证明，简单的电路模型，只使用线性无源元件，可以是非常有用的理解系统中，一个小的量子系统耦合到一个经典的微波装置。
2011-06-17 quant-ph
Simulation of fault-tolerant quantum circuits on quantum computational tensor network
在量子计算张量网络的框架下[D. Gross和J. J. J. J.，Phys. Rev. Lett. { \bf 98}，220503（2007）]，其是基于测量的量子计算的一般框架，以张量网络形式表示资源多体状态，并且在张量存在的虚拟线性空间（称为关联空间）中执行通用量子计算。由于计算基中的任何幺正操作、状态准备和投影测量都可以在相关空间中模拟，因此很自然地期望容错量子线路也可以在相关空间中模拟。然而，我们指出，并不是所有的物理错误的物理qudits出现在相关空间中的线性完全正的保迹错误。由于迄今为止已知的容错量子线路的理论假设这样的噪声，这意味着在相关空间中对容错量子线路的模拟对于一般资源状态不是那么简单。
2012-02-15 quant-ph
Fast Scrambling in Classically Simulable Quantum Circuits
本研究扩展了超克利福德电路的可模拟性，证明其包含快速置乱器，并实现数千量子比特下OTOC的经典计算。
2025-06-23 hep-th quant-ph
A Scalable FPGA Architecture for Quantum Computing Simulation
针对量子电路仿真几何级时空复杂度限制仿真规模的问题，提出一种高性能高并行的可扩展FPGA加速器架构，解决并行管理、量子态路由等挑战，并在Intel Agilex FPGA上完成验证。
2024-07-08 cs.AR 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
Optimizing Variational Quantum Circuits Using Metaheuristic Strategies in Reinforcement Learning
LMU Munich（慕尼黑大学）
本文研究将粒子群优化、模拟退火等元启发式算法引入量子强化学习，以解决梯度方法在平坦解景观中失效的问题，并在MiniGrid和Cart Pole环境中验证了粒子群优化与模拟退火的优越性能。
2024-08-02 cs.AI cs.LG quant-ph
Benchmarking a Neutral-Atom Quantum Computer
本文利用QEDC算法基准和符合Nature实验数据的噪声模型，模拟小型中性原子量子计算机，证明全连接相较最近邻连接可提升电路保真度10%-15%。
2023-11-07 physics.atom-ph quant-ph
Fast simulation of stabilizer circuits using a graph state representation
根据Gottesman-Knill定理，一类量子线路，即所谓的稳定器电路，可以在经典计算机上有效地模拟。我们引入了一个新的算法，这是基于图状态的形式主义。与Gottesman和Aaronson给出的现有算法相比，它在速度和模拟器可以处理的量子位数方面有了显着的改进。我们还提出了一个实现。
2006-01-03 quant-ph
Quantum circuit fidelity estimation using machine learning
本文提出用监督式机器学习估计含噪声量子电路输出态与理想目标态之间的保真度，并证明模型能推广到纠缠更高、非Clifford的复杂电路，为超越经典量子电路的验证提供新途径。
2023-03-13 physics.data-an 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
Quantum Teleportation-Inspired Algorithm for Sampling Large Random Quantum Circuits
我们表明，低深度的随机量子线路可以有效地模拟由量子隐形传态启发的算法。通过使用逻辑量子比特来重定向和传送量子线路中的量子信息，可以将原始线路重整为具有更少数量的逻辑量子比特的新线路。我们用该算法模拟了几种随机量子线路，包括1000量子位42深度的一维链电路、125*8量子位42深度的二维网格电路和72量子位32深度的二维Bristlecone电路.我们的研究结果提供了一个存储效率高的方法，具有清晰的物理图像来模拟低深度随机量子线路。
2019-01-15 quant-ph
Supervised learning of random quantum circuits via scalable neural networks
Università di Camerino（卡梅里诺大学）；INFN-Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所佩鲁贾分部）；CNR-INO（意大利国家研究委员会-国家光学研究所）
该研究提出可扩展的深度卷积神经网络，通过独热编码表示量子电路，在随机量子电路输出期望值预测任务中表现优于部分小型量子器件，且支持迁移学习外推大电路、具备强抗噪性。
2022-06-24 cond-mat.dis-nn cs.LG quant-ph
Simulation of Qubit Quantum Circuits via Pauli Propagation
我们提出了新的算法来估计量子位量子线路的结果。值得注意的是，这些方法可以在线性时间内模拟Clifford电路，而无需显式地写下稳定器状态。这些算法优于以前的噪声近克利福德技术的大多数电路。我们确定了一个大类的输入状态，可以有效地模拟，尽管不是稳定器状态。该算法利用从布洛赫向量构造的概率分布，并行先前已知的算法，使用离散维格纳函数qutrits。
2019-03-18 quant-ph
Efficient Classical Simulation of Optical Quantum Circuits
我们确定了一个广泛的类的物理过程中的光学量子线路，可以有效地模拟在一个经典的计算机：这类包括酉变换，放大，噪声和测量。这种可模拟性结果对实现指数量子加速的能力以及通过线性光学、基于光电探测的测量和测量结果的经典前馈、最佳克隆和广泛的其他过程引起光学非线性变换的能力施加了强有力的限制。
2002-10-30 quant-ph
Quantum Feasibility Labeling for NP-complete Vertex Coloring Problem
本文提出量子可行性标记（QFL）算法，将NP完全顶点着色问题转化为非结构化数据库搜索，并结合变分量子搜索（VQS）以多项式级量子资源找出所有可行解，在IBM Qiskit模拟器上验证了4顶点3边4着色问题。
2025-03-12 cs.CC math.OC math.QA
Benchmarking simulated and physical quantum processing units using quantum and hybrid algorithms
Terra Quantum AG（特拉量子股份公司）；QMware AG（QMware股份公司）
本研究对多款模拟与物理量子处理单元开展基准测试，对比不同量子比特规模下的运行时长与精度，明确了各平台的适用场景与局限，为实用量子算法的软硬件最优搭配提供参考。
2023-06-15 cs.LG cs.PF quant-ph
Simulating Quantum Circuits by Shuffling Paulis
NISQ时代量子器件的验证需要对大噪声量子线路进行快速经典模拟。我们提出了一种基于稳定器形式的算法，可以有效地模拟有噪声的稳定器电路。此外，该协议可以有效地模拟大量的多量子比特混合状态，这些混合状态不是稳定状态的混合。这些“束缚态”的存在以前只在像qutrits这样的奇维系统中才知道。该算法还具有良好的性能，去极化噪声电路的模拟速度比酉电路快得多。这项工作建立在Bennink等人（Phys.Rev.A95，062337）的类似算法上，并利用Pashayan等人（Phys.Rev.Lett.2005）的框架。115，070501）。
2018-04-15 quant-ph
Adaptive Quantum Computation, Constant Depth Quantum Circuits and Arthur-Merlin Games
我们提出的证据表明，存在量子计算，可以在恒定的深度进行，使用2-qubit门，不能模拟经典的高精度。我们证明，如果一个可以模拟这些电路的经典有效的复杂性类BQP包含在AM。
2004-03-11 cs.CC quant-ph
Are Quantum Circuits Better than Neural Networks at Learning Multi-dimensional Discrete Data? An Investigation into Practical Quantum Circuit Generative Models
多层参数化量子线路（MPQC）比经典神经网络（NN）更有表达力吗？如何，为什么，在哪些方面？在这项工作中，我们调查和开发直观的见解MPQC的表达能力与经典NN。我们将可用的资源组织成一个系统的证明，说明为什么MPQC能够生成无法有效模拟的经典概率分布。我们首先表明，瞬时量子多项式电路（IQPC），是不太可能被模拟经典的乘法误差内，然后表明MPQC有效地推广IQPC。我们通过数值模拟来支持调查的说法：以MPQC为核心架构，我们构建了不同版本的量子生成模型来学习给定的多维，多模态离散数据分布，并展示了其优于配备Gumbel Softmax的经典生成对抗网络（GAN）的性能。此外，我们解决实际问题，如如何有效地训练一个量子线路只有有限的样本，如何有效地计算（量子）梯度，以及如何减轻模式崩溃。我们提出并实验验证了一种有效的训练和微调方案，以降低输出噪声和减少模态崩溃。作为一个原始的贡献，我们开发了一种新的损失函数（MCR损失）的启发信息理论的措施-编码率降低度量，它具有更有表现力和几何意义的潜在空间表示-有利于模型选择和减轻模态崩溃。我们推导出我们的MCR损失的梯度相对于两个设置下的电路参数：与径向基函数（RBF）内核和神经网络和进行实验，以展示其有效性。
2022-12-13 quant-ph
From estimation of quantum probabilities to simulation of quantum circuits
研究量子线路的经典可模拟性为理解量子系统的计算能力提供了一条有希望的途径。一类量子线路是否可以用概率经典计算机有效地模拟，或者可证明是难以模拟的，关键取决于“经典模拟”的精确概念，特别是所需的精度。我们认为，经典模拟的概念，我们称之为ε模拟，抓住了拥有“等效计算能力”的本质，因为它模拟的量子系统：这是统计上不可能区分代理访问ε模拟器从一个拥有模拟的量子系统。我们将ε模拟与各种替代的模拟概念联系起来，主要集中在我们称之为多边形盒的模拟器上。多边形框输出Born概率和边缘的1/poly精度加性估计。这种模拟的概念通过最近的一些可模拟性结果而获得了突出地位。接受一些合理的计算理论假设，我们表明，ε模拟是严格强于一个poly-box显示IQP电路和无条件魔态注入Clifford电路都很难ε模拟，但承认一个poly-box。相比之下，我们还表明，这两个概念是等价的输出分布的稀疏性（多稀疏性）的一个额外的假设。
2020-01-07 quant-ph
New Structural Quantum Circuit Simulating a Toffoli Gate
Toffoli门（$C^{n}$ -NOT门）被认为是量子计算中一种重要的幺正门，并通过由$C^{2}$ -NOT门组成的量子线路进行了模拟。本文提出了一种新的$C^{2}$ -NOT门结构的量子线路，在$m=2^{n}$（$n=1,2,...$）条件下模拟$C^{2m+1}$ -NOT操作.该电路由称为多量子位门（MQG）的单元组成，每个单元同时对$3m$量子位执行$m$ $C^{2}$ -NOT操作。同时操作消除了单独操纵量子位的需要，而这在传统的量子线路中是需要的。因此，所提出的电路代表了一个更现实的操作模式，为实际的计算系统。一个核磁共振实现电路的MQG操作的可行性，为实际系统的演示。
2005-12-02 quant-ph
Efficient classical simulation of the approximate quantum Fourier transform
基于Markov和Shi（quant-ph/0511069）的张量收缩模型，提出了一种经典模拟量子线路的方法.利用这种方法，我们能够在多项式时间内经典地模拟近似量子傅里叶变换。此外，我们的方法使我们能够制定一个条件的可模拟的量子线路的可组合性。我们使用这个条件表明，任何电路组成的一个常数数量的近似量子傅里叶变换电路和有限的相互作用范围的对数深度电路也可以有效地模拟。
2006-11-23 quant-ph
Depth-2 QAC circuits cannot simulate quantum parity
我们证明了$n > 3$量子比特上的量子奇偶校验门不能用具有两层任意数量的任意C-SIGN门和任意1-量子比特幺正门的量子线路干净地模拟，不管允许的辅助量子比特的数量如何。这是最有名的和第一个非平凡的分离之间的奇偶校验门和电路的这种形式。同样的界限也适用于量子扇出门。我们的结果与Fang等人[3]的结果是不可比较的，后者适用于任何恒定的深度，但需要模拟电路上的辅助量子比特的亚线性数量。
2020-05-25 cs.CC quant-ph
Quantum Circuits for Measuring Levin-Wen Operators
我们构造了量子线路，用于测量双Fibonacci任意子的Levin-Wen模型中出现的顶点和元格算子的交换集。这样的测量可以被看作是由该模型的基态定义的量子纠错码（斐波那契码）的伴随式测量。我们量化了这些电路的复杂性与门计数使用不同的通用门集，并发现这些测量变得更容易执行，如果n量子比特Toffoli门与n = 3，4和5可以直接进行。除了测量电路，我们构造简化的量子线路，只需要几个量子比特，可用于验证某些自洽条件，包括五边形方程，满足斐波那契码。
2012-10-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qudit vs. Qubit: Simulated performance of error correction codes in higher dimensions
本研究对比qudit与qubit的纠错性能，通过构建带多维噪声模型和适配解码器的最小qudit纠错码线路并模拟，引入flag qudit抗钩错误后，2、3、5维qudit均获约10^-4量级的可比错误阈值，验证了高维qudit纠错的可行性与低开销潜力。
2025-09-05 quant-ph
Universal Variational Quantum Computation
变分量子算法主导当代基于门的量子增强优化，特征值估计和机器学习。在这里，我们建立量子计算的普遍性变分量子计算通过开发两个目标函数，最小化准备输出的任意量子线路。变分量子计算的短暂资源是期望值的数量，这些期望值必须使用经典到量子的外环优化来迭代地最小化。这个优化问题的一个有效的解决方案是由量子线路本身进行模拟。第一种构造在包含$\mathcal{O}({poly} \ln n)$非Clifford门的$n$ -量子位电路的期望值的数量方面是有效的-期望值的数量与模拟电路中出现的Clifford门无关。第二种方法产生$\mathcal{O}(L^2)$期望值，同时引入不超过$\mathcal{O}(\ln L)$松弛量子位，对于划分为$L$门的量子线路。因此，基于目标函数和迭代反馈的经典评估的实用变分量子编程过程原则上与任何其他量子计算模型一样强大。这一结果提高了变分方法的形式地位，同时建立了一个新的通用模型的量子计算。
2020-12-29 quant-ph
Implementation of Continuous-Time Quantum Walks on Quantum Computers
本文提出了在量子计算机上实现连续时间量子行走搜索算法的有效电路，覆盖完全图、完全二分图和超立方体，并通过Qiskit模拟验证了其有效性。
2022-12-17 quant-ph
Efficient classical simulation of random shallow 2D quantum circuits
随机量子线路通常被认为是难以用经典方法模拟的。在某些情况下，这一点已经得到了正式的证明，而且没有证据表明，对于具有均匀随机门的电路，典型实例的近似模拟几乎和精确模拟一样困难。我们证明，这是不是这样的情况下，表现出一个浅电路家庭的均匀随机门，不能有效地经典模拟接近准确的标准硬度假设下，但可以模拟近似为所有，但一个超多项式小部分的电路实例的时间线性的量子位和门的数量。此外，我们推测，足够浅的随机电路是有效地模拟更普遍。为此，我们提出并分析了两个模拟算法。实现我们的算法之一，数值上，我们给出了有力的证据，它是有效的渐近，在某些情况下，在实践中。为了论证分析效率，我们减少了二维浅随机电路的模拟，模拟的一种形式的1D动态组成的随机本地幺正和弱测量的交替轮-一种类型的过程，通常被观察到经历一个相变从一个有效的模拟制度到一个无效的模拟制度的测量强度是不同的。使用从量子线路到统计力学模型的映射，我们给出了证据，类似的计算相变发生在我们的算法的电路架构，如局部希尔伯特空间维度和电路深度的参数是不同的。
2020-03-09 cond-mat.stat-mech cs.CC quant-ph
Approximation Algorithm for Noisy Quantum Circuit Simulation
本文提出一种基于张量网络和奇异值分解的含噪量子电路近似模拟算法，在噪声效应不显著时可模拟多达225个量子比特，相比量子轨迹法实现加速并减少采样数。
2023-11-23 quant-ph
The quantum FFT can be classically simulated
在本说明中，我们描述了一个简单而有趣的观察：$Z_q$上的量子傅里叶变换（QFT），它被认为是Shor算法中最“量子”的部分，实际上可以通过经典计算机有效地模拟。更确切地说，我们观察到，QFT可以执行的电路的多对数路径宽度，如果电路被允许不仅适用于酉门，但也一般的线性门。回顾Markov和Shi [MaSh]和Jozsa [Jo]的结果，这些结果在树宽中以时间指数提供了此类电路的经典模拟，这意味着标题中所述的结果。经典的FFT模拟当然是毫无意义的，当应用于经典的输入字符串，其结果是已知的;我们的观察可能是有趣的，只有在上下文中的QFT被用作一个子程序，并适用于更有趣的叠加。我们讨论的原因，这个想法似乎无法提供一个有效的经典模拟整个因子分解算法。在证明我们的观察结果的过程中，我们提供了我们使用的[MaSh，Jo]结果的两种替代证明。一个证明在精神上与[MaSh]非常相似，但更直观，并且基于一个图形参数，我们称之为“气泡宽度”，与路径和树宽度密切相关。另一个证明是基于与琼斯多项式的连接;如果愿意依靠几个已知的结果，它非常短。
2007-03-26 quant-ph
Constructing quantum circuits for maximally entangled multi-qubit states using the genetic algorithm
数值优化方法如爬山法和模拟退火法已被应用于寻找高纠缠多量子比特态。在这里，遗传算法被应用到这个优化问题--不仅搜索高度纠缠的状态，而且搜索创建这些状态的相应的量子线路。最大（高度）纠缠态的简单量子线路被发现为3，4，5，和6量子比特系统的方法扩展到更多的量子比特的系统进行了讨论。在其他结果中，我们发现了最大纠缠5和6量子比特电路的显式量子线路，分别只有8和13个量子门。我们的方法比以前的一个显着的优点是，它允许非常简单的构造量子线路的基础上发现的量子态。
2010-03-16 quant-ph
Classical simulations of Abelian-group normalizer circuits with intermediate measurements
量子规范化电路最近被引入作为Clifford电路的推广[arXiv：1201.4867]：有限阿贝尔群$G$上的规范化电路由G上的量子傅里叶变换（QFT）以及计算二次函数和自同构的门组成。在[arXiv：1201.4867]中，表明每个归一化器电路都可以有效地进行经典模拟。这个结果提供了一个非平凡的例子，一个家庭的量子线路，不能产生指数加速，尽管使用的QFT，后者是一个中央量子算法原语。在这里，我们以几种方式扩展了上述结果。最重要的是，我们表明，规范化电路补充中间测量也可以有效地模拟经典，即使当计算进行自适应。这产生了Gottesman-Knill定理（对n量子比特Clifford运算[quant-ph/9705052，quant-ph/9807006]有效）到由任意有限阿贝尔群描述的量子线路的推广。此外，我们的模拟是双重的：我们提出了有效的经典算法来采样任何自适应归一化计算的测量概率分布，以及在每一步中计算状态向量的幅度。最后，我们开发了相对于任意有限阿贝尔群的稳定器形式主义[quant-ph/9705052，quant-ph/9807006]的推广：例如，我们描述了如何在广义Pauli测量下更新稳定器，并使用二次函数和子群陪集提供了广义稳定器状态的振幅的标准形式。
2013-10-22 cs.CC quant-ph
Digital Quantum Rabi and Dicke Models in Superconducting Circuits
提出了利用电路量子电动力学对量子Rabi和Dicke模型进行模拟-数字量子模拟的方法。我们发现，所有的物理制度，特别是那些是不可能实现的典型腔QED设置，可以模拟通过酉分解成数字步骤。此外，我们显示的狄拉克方程动力学的量子拉比模型时，模式频率消失的出现。最后，我们分析了现实的超导电路场景下，这一建议的可行性。
2014-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Empowering Large Scale Quantum Circuit Development: Effective Simulation of Sycamore Circuits
本文展示了利用 Quantum Rings SDK 中的通用量子模拟器在经典系统上高保真模拟 Google Sycamore 随机电路采样电路，平均 XEB 得分达 0.678，超越现有报告值，从而赋能大规模量子电路开发。
2024-11-19 cs.CC cs.ET quant-ph
High Dimensional Quantum Machine Learning With Small Quantum Computers
Leiden University（莱顿大学）
针对量子比特数不足限制高维量子机器学习的问题，提出用少量小型量子电路评估构建模型以逼近大型电路，并在数字识别和10量子比特PQC逼近中验证其优于神经网络。
2023-07-12 cs.LG quant-ph
Classical Ising model test for quantum circuits
我们利用最近构造的量子线路和图形之间的映射，以证明对应于某些平面图的电路可以有效地模拟经典。该证明使用了伊辛模型配分函数的二次符号权重枚举（QWGT）的表达式，QWGT是在涉及泡利矩阵的旋转的量子线路的扩展中自然产生的多项式。我们结合这个表达式与一个已知的有效的经典算法的伊辛配分函数的任何平面图的外部磁场的情况下，从图论和罗伯逊-西摩定理。作为一个例子，我们给出了一组量子线路与少数非最近邻门承认一个有效的经典模拟。
2009-09-11 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
