QuickQudits:基于扩展稳定子表格形式的噪声量子dit Clifford电路高效仿真框架

该研究团队提出了一个全面且自洽的框架,用于高效经典模拟作用于d维量子比特(qudit)的克利福德电路,包括通过随机模拟实现的现实泡利/外尔噪声。该方案采用任意维度量子比特的稳定子表格形式,并在克利福德更新下同时追踪稳定子与去稳定子生成元。通过ℤd域上的简单代数克利福德更新规则,经典模拟始终保持高效性。素数维度下的计算基测量通过广义Aaronson-Gottesman(CHP)流程处理。在复合维度中,由于ℤd不构成域且标准表格归约失效,该工作采用精确的史密斯标准形分解来实现高效采样。

噪声被建模为仅作用于表格相位列的外尔算符概率混合。为快速模拟含噪电路,该团队支持泡利框架(及广义外尔框架),并引入噪声前推技术——将所有噪声过程整合为电路末端单次相位更新。利用此表征方法,电路保真度可完全由累积单相位平移参数Δτ决定,将保真度估计简化为每轮测量的简单相位校验。

该代码库支持量子比特的表格模拟、传统态矢量和密度矩阵后端,同时包含电路与表格可视化工具。此外还提供验证说明用的测试案例和Jupyter笔记本。此框架构成了可扩展开源强+弱稳定子模拟器(含噪声功能)的基础,项目已在https公开链接发布。
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提交arXiv: 2026-03-24 18:28

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