用于量子电路 XEB 验证的多张量收缩方法

噪声量子计算机的计算优势已通过采样量子随机电路的比特串得到展示。一个重要问题是如何在所谓的“优越性 regime”中量化量子设备的性能。标准方法是通过线性交叉熵基准(XEB)，其中每个比特串都需要其概率的理论值。然而，XEB 的计算成本呈指数增长。迄今为止，53 比特 Sycamore 芯片的随机电路仅被验证到 10 个门周期；更深电路的交叉熵保真度则用简化电路近似代替。本文提出一种多张量收缩算法，用于加速量子电路 XEB 的计算，其中可通过某种形式的记忆化显著降低计算成本。作为演示，我们分析了 53 比特 Sycamore 芯片的实验数据，仅使用中等计算资源（几块 GPU）便获得了相应 XEB 保真度直至 16 个周期的精确值。若该算法在 Summit 超级计算机上实现，我们估计对于优越性（20 周期）电路，仅需 7.5 天，比先前文献中估计的低数个数量级。