可扩展Grover算法的迭代矩阵乘积态模拟

格罗弗算法是量子搜索算法的基石,能为非结构化问题提供二次加速。然而,当前噪声中等规模量子(NISQ)设备中有限的量子比特数和噪声问题阻碍了大规模硬件验证,这使得高效的经典模拟对算法开发和硬件评估至关重要。该研究团队提出了一种基于矩阵乘积态(MPS)的迭代式格罗弗模拟框架,可高效模拟大规模格罗弗算法。在英伟达CUDA-Q环境下,研究人员比较了状态向量和MPS后端上迭代式与传统(非迭代式)格罗弗电路的性能。在29量子比特的MPS后端上,迭代式格罗弗电路运行速度比传统电路快约15倍,比状态向量后端快3-4倍。在采样实验中,格罗弗电路展现出极强的低采样稳定性:当量子比特数超过13时,单次测量结果仍能高度吻合4096次采样的结果,表明仅需极少采样即可获得可靠估计,具备显著降低测量成本的潜力。总体而言,迭代式MPS设计为格罗弗电路模拟提供了速度与可扩展性,使大规模实际应用成为可能。
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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-07 11:55

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