通过空间稳定子框架划分实现近Clifford量子电路的自适应多后端模拟

我们提出了一种用于Clifford+T量子电路的精确振幅模拟器，它结合了跨平衡量子比特二分部的Feynman路径求和与每半部分的稳定子框架模拟。该构造在三个方向上扩展了先前的基于稳定子的Schrödinger-Feynman方法：递归多级二分形成二叉树，当叶子的稳定子框架超过其内存上限时自动回退到稠密态矢量模拟，以及用成本模型驱动的划分选择器取代标准的割数最小化启发式方法。我们表明，割数最小化在实践中是一个不可靠的代理指标：全局更干净的划分可以减少跨割数，但会增加墙钟时间，因为它使两半部分的T门密度失衡，并增大了每半部分稳定子框架的大小。我们的成本模型用每侧的稳定子框架界限2w替代稠密的2n上限，并显式建模每振幅读出成本；隔离该项揭示了叶子模拟器在路径末端振幅提取中的二次渐近低效，通过将其替换为现有的O(F * s * n)单振幅内积来修复。在一个结构化的分层n=16基准测试中，递归模拟器比单片稳定子框架模拟快92倍至17,645倍，在相同割下每条路径比稠密半态矢量基线快79倍，并且端到端比生产级态矢量模拟器快高达47.9倍（中位数约5倍）。在对抗性随机Clifford+T电路上，稠密态矢量在n/2跨割门附近的交叉点后胜出——这正是成本模型识别的区域。主导成本，即跨割Feynman和，是令人尴尬的并行，具有恒定的工作进程间通信，不同于最近的矩阵乘积态稳定子张量方法，其内部收缩循环是顺序的。