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刺激:高速スタビライザー回路シミュレーター

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クレイグ・ギドニー

Google Inc.、Santa Barbara、California 93117、USA

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抽象

この論文では、量子安定回路の高速シミュレータである「Stim」を紹介します。 このホワイトペーパーでは、Stimがどのように機能するかを説明し、既存のツールと比較しています。 事前の知識がなくても、Stimは距離100の表面コード回路(20万キュービット、8万ゲート、1万測定)を15秒で分析し、1kHzのレートで完全な回路ショットのサンプリングを開始できます。 Stimは、AaronsonおよびGottesmanのCHPシミュレーターと同様のスタビライザータブロー表現を使用しますが、256つの主な改善点があります。 まず、Stimは、回路のスタビライザタブローの$ inverse $を追跡することにより、決定論的測定の漸近的な複雑さをXNUMX次から線形に改善します。 次に、Stimは、キャッシュに適したデータレイアウトとXNUMXビット幅のSIMD命令を使用して、アルゴリズムの定数係数を改善します。 第XNUMXに、Stimは、高価なスタビライザータブローシミュレーションのみを使用して、初期参照サンプルを作成します。 回路を伝播するPauliフレームのバッチの参照としてそのサンプルを使用することにより、さらにサンプルがまとめて収集されます。

量子スタビライザー回路は、効率的にシミュレーションできるほど単純ですが、テレポーテーションやエラー訂正などの重要な量子効果を表すのに十分なほど豊富です。 Stimは、以前のツールよりも数十倍速く多くのスタビライザー回路を分析し、以前のツールよりも数万倍速くサンプルを収集できます。 スタビライザー回路の分析とシミュレーションは量子誤り訂正研究の基本的な部分であるため、これは便利です。

►BibTeXデータ

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ソース:https://quantum-journal.org/papers/q-2021-07-06-497/

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