面向混合 Schrödinger-Feynman 量子电路仿真的联合切割
量子物理
2025-10-28 v1
摘要
尽管实际量子设备在尺寸和鲁棒性方面持续进步，但可靠的大规模量子计算机尚未实现。因此，量子算法的经典仿真仍是测试新方法并估算量子优势的关键。将经典仿真方法推向极限至关重要，尤其是由于其固有的指数复杂度。除了已建立的 Schrödinger 式的全态向量仿真外，所谓混合 Schrödinger-Feynman（HSF）方法也显示出使仿真更高效的潜力。HSF 仿真采用将电路切割为更小部分的想法，从而降低其执行时间。然而，这会导致电路切割数量的指数级开销。灵感来自量子电路切割领域，我们提出一种基于“联合切割”思想的 HSF 仿真方法，以显著降低上述开销。这意味着，在切割程序之前，先将门收集到“块”中， then 将块中所有门联合切割而非逐个切割。我们考察了这种细化改进如何帮助降低仿真时间，并概述了仍存挑战。实验评估表明，“联合切割”对于合适的实例，可比标准 HSF 仿真快约 ，比 Schrödinger 式仿真快约 。其实现已公开于 https://github.com/cda-tum/mqt-qsim-joint-cutting。
引用
@article{arxiv.2502.06959,
title = {Joint Cutting for Hybrid Schr\"odinger-Feynman Simulation of Quantum Circuits},
author = {Laura S. Herzog and Lukas Burgholzer and Christian Ufrecht and Daniel D. Scherer and Robert Wille},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.06959},
year = {2025}
}