QuantumEyes：迈向量子电路更好的可解释性
量子物理
2023-11-15 v1 人机交互
摘要
量子计算相比经典计算提供了显著的加速，这导致用户对各种应用中学习和应用量子计算的兴趣日益增长。然而，作为实现量子算法基础的量子电路，由于其底层逻辑（如量子态的时间演化以及量子振幅对基量子态概率的影响），用户可能难以理解。为填补这一研究空白，我们提出了 QuantumEyes，一个通过全局和局部两个层面增强量子电路可解释性的交互式视觉分析系统。对于全局层面分析，我们呈现了三种耦合可视化以描绘量子态变化及其底层原因：概率概览视图（Probability Summary View）概览量子态的概率演化；态演化视图（State Evolution View）支持深入分析量子门对量子态的影响；门解释视图（Gate Explanation View）展示单个量子比特态并促进对量子门效果的更好理解。对于局部层面分析，我们设计了一种新颖的几何可视化蒲公英图（Dandelion Chart）以显式揭示量子振幅如何影响量子态的概率。我们通过在不同类型量子算法上的两个案例研究以及与 12 位领域专家的深度访谈，对 QuantumEyes 及其集成的新型可视化进行了充分评估。结果证明了我们的方法在增强量子电路可解释性方面的有效性和可用性。
引用
@article{arxiv.2311.07980,
title = {QuantumEyes: Towards Better Interpretability of Quantum Circuits},
author = {Shaolun Ruan and Qiang Guan and Paul Griffin and Ying Mao and Yong Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.07980},
year = {2023}
}