ZX-DB：基于ZX演算的数据库量子电路简化与重写

量子计算是一种潜在超越经典计算机解决多种问题的计算范式。为实现这一目标，量子程序通常表示为量子电路，必须通过量子电路编译进行优化和适配以适用于目标硬件。我们引入ZX-DB，一个数据驱动的系统，通过ZX演算（一种量子力学的完整图形形式）在图数据库中执行量子电路简化和重写。ZX-DB将ZX演算重写规则编码为标准openCypher查询，并在示例图数据库引擎Memgraph上执行，从而实现大规模量子电路的数据库原生转换。ZX-DB集成了通过张量和图等价性检查进行的正确性验证，并与最先进的PyZX框架进行评估。实验结果表明，ZX-DB在独立重写方面实现了最高可达一个数量级的加速，同时暴露了当前图数据库引擎中的模式匹配瓶颈。通过将量子编译与图数据管理相结合，ZX-DB为通向可扩展、数据库支持的量子计算管道开辟了新的系统方向。