Cutoff Theorems for the Equivalence of Parameterized Quantum Circuits (Extended)
针对参数化量子电路优化易出错的问题,本文定义广义参数化电路类,提出基于截断的等价性验证方法及概率变体,可扩展至全局相位模等价性并设计高效采样过程。
2025-07-08 quant-ph
Equivalence Checking of Sequential Quantum Circuits
我们定义了一个形式化的框架,用于序列量子线路的等价性检验。我们采用的模型是一个量子态机,这是一个自然的量子广义的Mealy机。检验量子线路的一个主要困难(但不存在于检验经典线路中)是量子线路的状态空间是连续的。这个困难是解决我们的主要定理表明,两个量子Mealy机的等价性检查可以与输入序列,是从一些选定的基础(这是有限的),并有一个长度平方的尺寸的状态希尔伯特空间的机器。基于这一理论结果,我们开发了一个(据我们所知,第一个)算法来检查与运行时间$\mathcal{O}(2^{3m+5l}(2^{3m}+2^{3l}))$的顺序量子线路的等价性,其中$m$和$l$分别表示输入和内部量子比特的数量。我们的算法的复杂性是可比的,与已知的算法,用于检查经典的时序电路的意义上,都是指数的(qu)位的数量。几个案例研究和实验。
2022-09-10 quant-ph
Equivalence Checking of Dynamic Quantum Circuits
尽管近年来量子计算发展迅速,但最先进的量子器件仍然只包含非常有限数量的量子比特。在近期量子设备中执行更现实算法的一种可能方法是采用动态量子线路,其中测量可以在电路期间发生,并且其结果用于控制电路的其他部分。这种技术可以帮助显著减少实现量子算法的给定精度所需的资源。然而,由于这种类型的量子线路更灵活,它们的验证更具挑战性。本文给出了动态量子线路的形式定义,并提出用线性算子系综来描述其功能。基于这种新的语义,如果两个动态量子线路具有相同的功能,则它们是等价的。我们进一步提出并实现了两个基于决策树的动态量子线路等价性检验算法。实验表明,将经典逻辑嵌入到传统的量子线路中不会带来显著的时间和空间负担。
2021-06-03 quant-ph
Equivalence Checking of Parameterised Quantum Circuits
针对参数化量子电路等价性检查需参数替换的难题,提出基于张量决策图的紧凑表示法,实现无需实例化的等价性验证,兼顾有效性与高效性。
2024-04-29 quant-ph
Manjushri: A Tool for Equivalence Checking of Quantum Circuits
Stony Brook University(石溪大学);University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);University of Wisconsin–Madison(威斯康星大学麦迪逊分校)
Manjushri是一种高效的量子电路等价性检查工具,能快速处理大规模量子电路验证。
2026-01-29 quant-ph
Equivalence checking of quantum circuits by nonlocality
假设两个量子线路芯片位于不同的地方,我们没有任何先验知识,也看不到内部结构。如果我们想确定它们是否具有相同的功能,我们应该怎么做?本文从量子非定域性的观点出发,证明了这一现实问题是完全可以解决的。具体来说,我们设计了一个优雅的协议,检查潜在的量子非局域性,最强的非局域性可以观察到当且仅当两个量子线路是彼此等效的。我们表明,该协议也工作近似,两个量子线路之间的距离可以准确地计算所观察到的量子非局域性的分析方式。此外,我们的协议的计算成本是独立的比较量子线路的大小。最后,我们还讨论了将该协议推广到多部情况的可能性,即,如果我们对多个量子线路进行等价性检验,我们试图一次性解决问题。
2022-08-10 quant-ph
Fast equivalence checking of quantum circuits of Clifford gates
提出一种基于数学结果的确定性算法,可在O(n·m)时间内检查Clifford门量子电路的等价性,结合Stim模拟器在万级量子比特上实现比现有方法快数个数量级的验证。
2023-08-02 quant-ph
Strong equivalence of reversible circuits is coNP-complete
逻辑电路的等价判定是一个cNP完全问题。作为推论,判定可逆电路的弱等价问题,即忽略辅助位,也是coNP完全的。决定强等价(包括辅助位)的复杂性不太明显,可能取决于门设置。在这里,我们使用巴林顿定理来证明,决定强等价的可逆电路建立从弗雷德金门是coNP完全的。这意味着决定其他常用的通用可逆门集合的强等价性的coNP完全性,包括任何包含Toffoli或Fredkin门的门集合。
2013-07-02 cs.CC quant-ph
Quantum Indistinguishable Obfuscation via Quantum Circuit Equivalence
本文提出基于量子子路径和等价构造通用量子不可区分混淆的方案,通过增量修改子路径实现电路不可区分,并将区分器归约为多项式概率测试以控制安全性损失,为量子知识产权保护和安全委托计算提供新思路。
2024-11-19 quant-ph
Quantum-circuit guide to optical and atomic interferometry
原子(量子比特)和光学或微波(模态)相位估计协议在量子线路图方面处于相同的基础上。电路等效性被用来证明协议的等效性,实现海森堡极限,采用纠缠叠加的Fock状态,如N 00 N状态。关键的等价是那些解开电路,使相位信息只写在一个模式或一个量子位上的等价。福克态叠加相位估计电路被转换为使用纠缠相干态叠加;由此产生的协议更适合在实验室中实现,特别是在微波频率的量子位/腔设置中。
2009-09-04 quant-ph
Completeness for Fault Equivalence of Clifford ZX Diagrams
Quantinuum Ltd.(Quantinuum有限公司);University of Oxford(牛津大学)
本文提出一套Clifford ZX图的完备故障等价重写规则,通过故障装置将图分为无故障部分和有噪声部分,从而为容错电路合成与优化提供正确性保证的框架。
2026-10-14 quant-ph
Equivalence checking of quantum circuits via intermediary matrix product operator
本文提出一种基于 Matrix Product Operators (MPOs) 的量子电路等价性检查新方法,通过将两个电路的张量化量子门收缩为中介 MPO 并利用其可逆性进行判定,在电路宽度和深度上实现了多项式级缩放,显著提升了扩展性。
2025-05-30 cs.ET quant-ph
Perfect Computational Equivalence between Quantum Turing Machines and Finitely Generated Uniform Quantum Circuit Families
为了建立量子图灵机(QTM)和量子线路族(QCF)之间的计算等价性,利用Yao的量子线路模拟QTM,我们在前面介绍了基于无限基本门集合的一类均匀QCF,它已被证明在有界误差模拟下在计算上等价于多项式时间QTM(适当限制振幅).这个结果意味着Bernstein和Vazirani为QTM引入的复杂性类BQP等于其对应的均匀QCF。然而,QTM的复杂性类ZQP和EQP似乎并不等于均匀QCF的对应物。本文引入了基于有限个基本门的均匀QCF的一个子类--非线性生成的均匀QCF,并证明了这类非线性生成的均匀QCF与多项式时间QTM完全等价,它们可以精确地相互模拟.这自然意味着BQP以及ZQP和EQP等于可重构生成的均匀QCF的相应复杂度类。
2008-12-05 quant-ph
Quantum Circuit Equivalence Checking: A Tractable Bridge From Unitary to Hybrid Circuits
Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);CEA, List(法国原子能和替代能源委员会,列表实验室);CNRS, CentraleSupélec, ENS Paris-Saclay, Inria, Laboratoire Méthodes Formelles(法国国家科学研究中心,中央理工-高等电力学院,巴黎萨克雷高等师范学院,法国国家信息与自动化研究所,形式方法实验室)
本文提出通过延迟测量和分离投影技术,解决混合量子电路等价性检查问题,提升处理能力并发现 Qiskit 编译器的意外行为。
2025-11-27 cs.PL quant-ph
Fault Tolerance by Construction
University of Oxford(牛津大学)
本文提出一种通过构造设计容错量子电路的框架,利用故障等价性确保电路在噪声下的正确性,并验证了其在综合征提取和猫态制备中的高效性。
2026-03-31 quant-ph
Handling Non-Unitaries in Quantum Circuit Equivalence Checking
量子计算机正在达到经典计算和量子计算之间的交互可以实时发生的水平。这标志着一种新的、更广泛的量子线路的出现:动态量子线路。它们提供了更广泛的可用计算原语,为模拟、编译和验证等设计任务带来了新的挑战。由于动态电路基元的非单一性质,用于这些任务的大多数现有技术和工具不再以开箱即用的方式适用。在这项工作中,我们讨论了由此产生的后果量子线路验证,特别是等价性检查,并提出了两种不同的方案,最终允许处理所涉及的电路,如果他们不包含非幺正在所有。因此,我们有条不紊地证明,以及,实验,现有的技术来验证量子线路的等效性,可以保持适用于这类更广泛的电路。
2021-11-30 cs.ET quant-ph
Equivalence Checking of Parameterized Quantum Circuits: Verifying the Compilation of Variational Quantum Algorithms
变分量子算法已经被引入作为一类有前途的量子-经典混合算法,其已经可以通过采用参数化的量子线路与当今可用的噪声量子计算硬件一起使用。考虑到量子线路编译的非平凡性质和量子计算的微妙之处,验证这些参数化电路是否被正确编译是至关重要的。已经存在处理无参数电路的已建立的等价性检查程序。然而,还没有提出能够处理具有参数的电路的方法。这项工作填补了这一空白表明,验证参数化电路的等价性可以实现在一个纯粹的符号的方式使用基于ZX-演算的等价性检查方法。同时,利用参数化电路固有的自由度,用传统的方法可以有效地证明不等式。我们实现了相应的方法,并证明了所得到的方法是完整的。实验评估(使用Qiskit提供的整个参数化模拟电路库作为基准)证明了所提出的方法的有效性。该实现是开源的,并作为等价性检查工具QCEC(https://github.com/cda-tum/qcec)的一部分公开提供,该工具是慕尼黑量子工具包(MQT)的一部分。
2022-10-21 cs.SC quant-ph
Checking Equivalence of Quantum Circuits and States
量子计算有望为重要的模拟和优化问题提供指数级加速。它还提出了新的CAD问题,这些问题与经典(非量子)CAD中的相关问题类似,但更具挑战性,例如确定两个状态或电路是否功能等效。虽然经典态的差异很容易检测,但由复值向量表示的量子态表现出微妙的差异,导致几个等价概念。这为优化量子线路提供了灵活性,但也为模拟和综合带来了新的等价性检查难题。我们确定了几个不同的等价性检查问题,并提出了用于实际基准的算法,包括量子通信和搜索电路,这些算法对于数百个量子比特来说非常快速和鲁棒。
2007-05-01 cs.ET quant-ph
Approximate Equivalence Checking of Noisy Quantum Circuits
本文研究了在不可避免地存在量子噪声的NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)计算领域中等价性检验的基本设计自动化问题。(可能有噪声的)量子线路的近似等价的概念是基于Jamiolkowski保真度定义的,Jamiolkowski保真度测量当随机选择输入时两个超算子的输出状态之间的平均距离。利用张量网络的收缩,针对不同的噪声情况,提出了两种计算理想量子线路与其噪声实现之间保真度的算法.通过对真实NISQ电路的基准测试,验证了算法的有效性。与Qiskit中最先进的实现相比,实验结果表明,所提出的算法在效率和可扩展性方面都优于其他算法。
2021-06-03 cs.DS 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
Boolean Matching Reversible Circuits: Algorithm and Complexity
本文首次研究可逆电路的布尔匹配问题,证明在输入取反与置换下的等价性可量子多项式时间求解,实现设计自动化的量子指数加速,并给出输入输出同时取反下的不可能性结果。
2024-04-18 quant-ph
Rademacher complexity of noisy quantum circuits
量子系统中的噪声是在大型量子线路上实现许多量子算法的主要障碍。在这项工作中,我们研究了噪声对量子线路的Rademacher复杂性的影响,这是一种统计复杂性的度量,它量化了这些电路产生的函数类的丰富性。我们考虑的噪声模型,表示由凸组合的酉通道,并提供了上限和下限的Rademacher复杂性的量子线路,其特征在于这些噪声模型。特别是,我们找到了一个下界的Rademacher复杂度的噪声量子线路,取决于相应的无噪声量子线路的Rademacher复杂度以及电路的自由鲁棒性。我们的结果表明,量子线路的Rademacher复杂度随着噪声的增加而降低。
2021-03-04 quant-ph
Equivalence Checking of Quantum Circuits with the ZX-Calculus
随着最先进的量子计算机能够运行越来越复杂的算法,对设计和测试潜在应用的自动化方法的需求也在增加。量子线路的等价性检验是量子软件栈开发中的一项重要任务,但很难实现自动化。最近,已经提出了新的方法,从不同的角度来解决这个问题。其中之一是基于ZX演算,一个图形重写系统的量子计算。然而,这种等价性检查方法的能力和功能几乎没有被探索过。本工作的目的是评估ZX演算作为量子线路的等价性检验工具。为此,它演示了如何ZX演算为基础的等价性检查的方法可以扩展,以验证编译流程和优化的结果量子线路。特别是对于含有辅助量子比特的量子线路,基于ZX演算的方法不是完全的$\unicode{x2014}$。为了正确评估所提出的方法,我们进行了详细的案例研究,通过比较它与其他两个国家的最先进的方法进行等价性检查:一个基于路径和,另一个基于决策图。所提出的方法已集成到公开可用的QCEC工具(https://github.com/cda-tum/qcec)中,该工具是慕尼黑量子工具包(MQT)的一部分。
2022-08-26 cs.ET quant-ph
Short Proofs of Linear Growth of Quantum Circuit Complexity
量子门的复杂度是指构成量子门所需的最小基本门数,是量子信息和计算中的一个重要概念。最近的研究表明,由随机量子线路构建的量子门的复杂性几乎肯定会随着构建块的数量线性增长。在这篇文章中,我们提供了两个简短的证明这一事实。我们还讨论了一个离散版本的量子线路的复杂性增长。
2022-05-11 quant-ph
Equivalence between classical and quantum dynamics. Neutral kaons and electric circuits
给出了有限个基态量子系统的$\mathrm{Schr\ddot{o}dinger}$动力学与经典动力学的等价性。等价是一种同构,它以单义的方式连接两个动力系统。我们处理的特殊情况下的中性K介子,并发现一类电网络唯一相关的K介子系统找到完整的映射之间的矩阵元素的K介子的有效哈密顿量和这些元素的经典动力学的网络。因此,测量K介子系统中的CP破坏的相关$ε$参数完全根据网络参数来确定。
2011-04-11 hep-ph quant-ph
Complexity for one-dimensional discrete time quantum walk circuits
本文研究一维离散时间量子行走混合态的复杂度,通过正则纯化得到双量子比特电路,发现Nielson复杂度在平均深度k附近振荡且逐步演化算符的复杂度随步数线性增长。
2025-03-10 quant-ph
Equivalence of maximal and generic reachability for non-universal Variational Quantum Circuits
Karlsruhe Institute of Technology(卡尔斯鲁厄理工学院)
本文证明非通用变分量子电路在任意参考态下最大可达性与一般可达性等价,并给出可达性维度准则,数值验证了该准则对优化成败的决定性作用。
2026-09-24 quant-ph
Spacetime Quantum Circuit Complexity via Measurements
本研究提出嵌入复杂度概念,证明随机电路和强相互作用动力学中其受电路体积下界限制,建立时空统一框架,揭示测量辅助态制备无显著优势。
2025-08-27 quant-ph
Ultra-Large-Scale Compilation and Manipulation of Quantum Circuits with Pandora
针对量子电路规模与实际应用需求间的巨大差距,提出开源多线程工具Pandora,基于电路重写实现大规模电路编译、等价性检查与流式资源估算,可处理数十亿门,优于TKET、Qiskit及MQT.QCEC。
2025-08-07 quant-ph
Scalable Equivalence Checking and Verification of Shallow Quantum Circuits
本文研究浅层量子电路的等价性检查问题,提出基于局部投影约束的判定方法,在经典计算机上实现了与量子比特数呈线性关系的时间与空间复杂度,并支持静态与运行时断言检查。
2025-04-02 cs.PL quant-ph
Phased outcome-complete simulation
NVIDIA(英伟达);Microsoft Quantum(微软量子)
本文提出了一种能够精确跟踪全局相位的完整模拟方法,扩展了稳定器电路的多项式时间完整模拟算法,适用于包含单量子位旋转的非稳定器电路等重要家族。
2026-03-25 quant-ph
Phase transitions in quantum-circuit compilation
Università degli Studi di Padova(帕多瓦大学);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova(意大利国家核物理研究所帕多瓦分部);Padua Quantum Technologies Research Center(帕多瓦量子技术中心)
该研究将量子电路编译与多体自旋系统热力学关联,发现存在串扰时电路编译会出现相变,移除幺正等价约束后相消失,柯尔莫哥洛夫复杂度可促进有序相涌现。
2026-08-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
Advanced Equivalence Checking for Quantum Circuits
量子计算将改变我们解决某些问题的方式。它有望大大加快许多化学、金融和机器学习应用的速度。然而,为了利用这些承诺,在能够在实际设备上执行概念量子算法之前,需要使用由编译、分解或映射等步骤组成的复杂设计流程。这导致在不同抽象层次上的描述可能彼此显著不同。底层设计问题的复杂性不仅需要为单个步骤提供有效的解决方案,而且还需要验证在所有抽象级别中保留了最初预期的功能。这激发了量子线路的等价性检验方法。然而,大多数现有方法受到经典领域的启发,并且仅仅被扩展以支持量子线路(即,不仅依赖于0和1,而且还采用叠加和纠缠的电路)。在这项工作中,我们提出了一种先进的方法,它采取不同的范例的量子线路不仅是一种负担,但作为一个机会。事实上,所提出的方法明确地利用了量子计算特有的特性,以克服现有方法的缺点。我们表明,通过利用量子线路的可逆性,复杂性可以保持在许多情况下是可行的。此外,我们表明,在对比的经典领域,模拟是非常强大的验证量子线路。实验评估证实,由此产生的方法允许进行等价性检查显着快于以往任何时候-在许多情况下,只有一个单一的模拟运行是足够的。拟议方法的实施情况可在https://iic.jku.at/eda/research/quantum_verification/上公开查阅。
2020-10-27 cs.ET quant-ph
Self-Testing of Quantum Circuits
我们证明了一个量子线路连同测量仪器和EPR源可以完全验证,而不需要参考其他一些可信的量子设备。我们的主要假设是,我们所研究的物理系统由几个可识别的子系统组成,我们可以在这些子系统上局部应用一些给定的门。为了实现我们的目标,我们定义了模拟和等价的概念。模拟的概念是指在测量物理系统时产生正确的概率。为了能够有效地测试量子操作的组成,我们引入了等价的概念。与模拟不同,模拟是指测量的量(即,结果的概率),等价关系数学对象,如状态,子空间或门。使用这两个概念,我们证明了,如果一个系统满足一些模拟条件,那么它是等价的,它是旨在实现。此外,通过我们的形式主义,我们可以证明这些陈述是鲁棒的,并且鲁棒性的程度可以明确(与[DMMS 00]的鲁棒性结果不同)。特别是,我们还证明了EPR测试[MY98]的稳健性。最后,我们设计了一个测试任何量子线路,其复杂性是线性的门和量子比特的数量,多项式的精度要求。
2005-12-14 quant-ph
Coherence and Imaginarity as Resources in Quantum Circuit Complexity
Nanchang University(南昌大学);Shanghai University Engineering Science(上海工程技术大学)
本文研究了量子电路复杂度与相干性和虚数性资源的关系,通过Tsallis相对熵建立电路成本下界,并展示了虚数性在特定情况下对电路成本的非平凡约束。
2026-04-07 quant-ph
Transitions in Entanglement Complexity in Random Circuits
纠缠是量子力学的定义性特征。两体纠缠的特征是冯诺伊曼熵。然而,纠缠不仅仅是用一个数字来描述的;它还以其复杂程度为特征。纠缠的复杂性是量子混沌的起源、纠缠谱统计的普遍分布、解纠缠算法和未知随机电路的量子机器学习的困难以及普遍的时间纠缠波动的根源。在本文中,我们用数值方法展示了如何通过在随机Clifford电路中掺杂$T$门来驱动从简单纠缠模式到通用复杂模式的交叉。这项工作表明,量子复杂性和复杂纠缠源于纠缠和非稳定剂资源的结合,也称为魔术。
2022-09-20 quant-ph
Equivalent Quantum Circuits
为了更好地理解量子算法和协议,量子算法和协议通常被表示为量子线路。我们给出了一个等价规则的列表,这些规则可以帮助量子线路的分析和设计。作为实例应用,我们研究了量子隐形传态和密集编码协议的一个简单的XOR交换电路,并给出了一个基本的门隐形传态电路的直观图片。
2011-10-13 quant-ph
AlchemQ: Proof-Carrying Quantum Circuit Optimization with Per-Result Equivalence Certificates
TriStiX S.L.
AlchemQ将不受信任的束搜索优化器与可机器检查的逐结果证书相结合,通过ZX演算和数值回退证明等价性,确保每个优化电路可验证且无回归,在100电路基准上全部通过认证并检测所有突变。
2026-09-18 quant-ph
QuBEC: Boosting Equivalence Checking for Quantum Circuits with QEC Embedding
QuBEC提出基于决策图的量子电路等价性验证方法,通过量子纠错嵌入处理冗余电路,在基准电路上验证时间最高减少271.49倍、节点数最高减少798.31倍,显著提升验证效率。
2023-09-19 cs.ET quant-ph
Quantum Circuit Unoptimization
本文提出量子电路去优化原语,在保持等价性的前提下引入冗余,并用于等价性测试、编译器基准评估及量子优势数据集等应用。
2025-05-13 quant-ph
Equivalence of cost concentration and gradient vanishing for quantum circuits: An elementary proof in the Riemannian formulation
该研究在量子电路优化的黎曼表述中,通过初等推导证明代价函数单门方差与黎曼单门梯度方差严格等价,明确梯度衰减与代价变化相伴,指出贫瘠高原问题无法用无梯度方法规避。
2024-09-11 quant-ph
Optimal complexity of parameterized quantum circuits
本文研究参数化量子线路在NISQ时代的最优复杂度,发现其逼近Haar测度渐近复杂度比通用随机线路更快且所需门更少,并指出拓扑结构及Majorization准则的重要作用。
2024-05-29 quant-ph
Learning marginals suffices!
本文证明低电路复杂性量子态只需学习边缘分布即可完成态层析,突破样本复杂性指数壁垒,并精确确定多量子比特 GHZ 态的电路复杂性。
2023-09-27 quant-ph
Spread and circuit complexity as a measure of particle content and phase space fluctuations
本文探讨了电路复杂性与扩展复杂性和粒子含量及相空间涨落的关系,利用含时谐振子模型证明复杂性由平均量子数及其变化率决定,并建立了两种复杂性度量间的普适关系。
2025-11-03 quant-ph
Scalable Multi-QPU Circuit Design for Dicke State Preparation: Optimizing Communication Complexity and Local Circuit Costs
Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences(中国科学院计算技术研究所);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Shandong University(山东大学)
本文提出了一种可扩展的多QPU电路设计,用于高效制备Dicke态,同时优化通信复杂度和本地电路成本。
2026-01-28 quant-ph
Quantum multiparty communication complexity and circuit lower bounds
我们定义了一个多方通信复杂性的量子模型,并证明了经典模型和量子模型之间的模拟定理。作为我们模拟的结果,我们证明了如果函数f的量子k方通信复杂度是$Ω(n/2^k)$,那么它的经典k方通信是$Ω(n/2^{k/2})$。找到这样一个f将使我们能够证明(k>log n)参与者的强经典下界,从而解决关于对称电路的一个主要公开问题。此外,我们还证明了对于广义内积(GIP)函数,量子模型比经典模型具有指数效率。这为任何量子和公共硬币随机通信模型之间的总函数提供了第一个指数分离。
2005-04-12 quant-ph
Universal Configuration for Optimizing Complexity in Variational Distributed Quantum Circuits
本研究证明变分分布式量子电路中存在通用最优配置,能以最小深度最大化电路复杂性,并通过马尔可夫矩阵度量及数值比较验证了该结论。
2025-08-06 quant-ph
Quantum Circuit Cutting: Complexity and Optimization
Bar-Ilan University(巴伊兰大学);NVIDIA(英伟达);Chapman University(查普曼大学);Technion, Israel(以色列理工学院)
研究量子电路切割的复杂性与优化,通过图论框架分析最优切割配置,证明相关问题为NP难,提出基于SMT的求解算法。
2026-04-26 quant-ph
Establishing Mixed-State Phase Equivalence beyond Renormalization Fixed Points
Max Planck Institute of Quantum Optics(马克斯·普朗克量子光学研究所);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心)
通过构造低深度准局部通道电路,建立重正化不动点之外的两个不同一维混合态相位之间的等价性,并推广到一类本质非平凡的混合态量子相位。
2026-05-31 quant-ph
qSAT: Design of an Efficient Quantum Satisfiability Solver for Hardware Equivalence Checking
DFKI GmbH(德国人工智能研究中心);Siemens Electronic Design Automation GmbH(西门子电子设计自动化有限公司);University of Bremen(不来梅大学)
本文提出基于Grover算法的高效量子SAT求解器,用于布尔电路等效检查,通过减少量子比特和门操作提升效率,并利用开源Qiskit平台和IBM量子计算机验证效果。
2024-09-05 cs.ET quant-ph
Circuit complexity in quantum field theory
受最近全息复杂性研究的启发,我们研究了量子场论中的电路复杂性问题。在一般维数的自由标量场理论中,我们提供了一个制备高斯态,特别是基态的量子线路模型。将Nielsen的几何方法应用于该量子线路模型,状态的复杂性变为线路空间中最短测地线的长度。我们将自由标量场的基态的复杂性与全息复杂性的类似结果进行了比较,发现了一些令人惊讶的相似之处。
2018-07-23 hep-th quant-ph
Circuit complexity for free fermions
我们研究了自由费米子场论和高斯态的电路复杂性。我们的电路复杂性的定义是基于特殊的正交变换李群上的测地线距离的概念配备了一个右不变的度量。在分析了玻色子电路复杂性的异同之后,我们建立了一个综合的数学框架来计算任意费米子高斯态之间的电路复杂性。我们应用这个框架的自由狄拉克场在四维中,我们计算电路的复杂性狄拉克基态相对于几类空间非纠缠的参考状态。此外,我们表明,我们的方法也可以应用于计算的复杂性的激发态。最后,我们讨论了我们的结果的关系,替代方法的基础上的Fubini研究度量,全息和可能的扩展的相关性。
2018-03-28 hep-th quant-ph
Towards Equivalence Checking of Classical Circuits Using Quantum Computing
针对经典电路等价性检查问题,本研究提出利用 Grover's algorithm 进行求解,分析了实施过程中的潜在陷阱,并提出了一种量子计算工作概念,为未来相关解决方案奠定基础。
2024-08-26 cs.ET quant-ph
Circuit complexity in interacting QFTs and RG flows
我们考虑了某些相互作用量子场论中的电路复杂性,主要集中在$ϕ^4$理论。计算了从近似高斯非纠缠参考态演化到理论纠缠基态的电路复杂度。我们的方法使用尼尔森的几何方法,它转化为工作的测地线方程所产生的一定的成本功能。我们提出了一个通用的方法,利用积分变换,做所需的晶格和解析,并给出明确的表达式为$d=2,3$的情况下。我们的方法,使电路的复杂性研究的Wilson-Fisher不动点的扩展。我们发现,随着维数的增加,电路的深度增加的$ϕ^4$相互作用的存在下,最终导致微扰计算崩溃。我们讨论了电路复杂性与重整化群的关系。
2018-10-18 hep-th quant-ph