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Stim : 빠른 안정기 회로 시뮬레이터

시간


크레이그 기 드니

Google Inc., 산타바바라, 캘리포니아 93117, 미국

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추상

본 논문에서는 양자 안정기 회로용 고속 시뮬레이터인 “Stim”을 제시한다. 이 문서에서는 Stim의 작동 방식을 설명하고 이를 기존 도구와 비교합니다. 사전 지식 없이 Stim은 100초 안에 거리 20 표면 코드 회로(8만 큐비트, 1만 게이트, 15만 측정값)를 분석한 다음 1kHz의 속도로 전체 회로 샷 샘플링을 시작할 수 있습니다. Stim은 Aaronson 및 Gottesman의 CHP 시뮬레이터와 유사하지만 세 가지 주요 개선 사항이 있는 안정 장치 테이블 표현을 사용합니다. 첫째, Stim은 회로 안정기 테이블의 $inverse$를 추적하여 256차에서 선형으로 결정론적 측정의 점근적 복잡성을 개선합니다. 둘째, Stim은 캐시 친화적인 데이터 레이아웃과 XNUMX비트 폭의 SIMD 명령을 사용하여 알고리즘의 상수 요소를 개선합니다. 셋째, Stim은 초기 참조 샘플을 생성하기 위해 고가의 안정기 tableau 시뮬레이션만 사용합니다. 추가 샘플은 해당 샘플을 회로를 통해 전파되는 Pauli 프레임 배치에 대한 참조로 사용하여 대량으로 수집됩니다.

양자 안정기 회로는 효율적으로 시뮬레이션할 수 있을 만큼 간단하지만 순간 이동 및 오류 수정과 같은 중요한 양자 효과를 나타낼 만큼 풍부합니다. Stim은 이전 도구보다 수십 배 빠르게 많은 안정기 회로를 분석한 다음 이전 도구보다 수만 배 빠르게 샘플을 수집할 수 있습니다. 이는 안정기 회로를 분석하고 시뮬레이션하는 것이 양자 오류 수정 연구의 기본 부분이기 때문에 유용합니다.

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

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