Manjushri: 量子电路等价性验证工具
验证两个量子电路是否等效是量子程序编译和优化过程中的核心挑战。该研究团队提出了名为“文殊”(Manjushri)的新型自动化框架,用于实现可扩展的量子电路等效性验证。该框架采用局部投影作为判别性电路指纹,通过加权二元决策图(WBDDs)实现,构建出紧凑高效的量子行为符号化表征。 通过针对随机一维Clifford+T电路的大量实验评估,研究人员系统比较了“文殊”框架与采用完全不同方法的等效性验证工具ECMC之间的性能权衡。在电路深度30以内时(交叉点根据量子比特数量及输入电路是否等效而变化于39-49之间),“文殊”展现出显著优势:对于等效电路验证速度提升约10倍以上,非等效电路验证速度提升约8倍以上。 实验数据显示,在32位和64位量子电路深度50以内的验证中,ECMC工具具有令人印象深刻的成功率,几乎能稳定完成验证任务。但在128位量子电路的某些深度验证中,ECMC则表现欠佳。相比之下,“文殊”框架在深度38以内几乎保持全胜记录,至深度50时成功率仍维持在75%左右(对于等效的128位量子电路,在深度48时成功率降为0%)。 这些结果表明,“文殊”框架是大规模量子电路验证实践中具有实用性和可扩展性的解决方案。除非用户需要验证深度超过38的电路等效性,否则该框架将成为优选方案。
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