ZX-DB:基于ZX演算的量子电路简化与重构图数据库

量子计算是一种新兴的计算范式,有望在解决各类问题时超越经典计算机的性能。为实现这一目标,量子程序通常以量子电路形式表示,这些电路必须通过量子电路编译过程进行优化并适配目标硬件。该研究团队推出了ZX-DB系统——一个基于ZX演算(量子力学的完备图形化形式体系)的数据驱动系统,利用图数据库实现量子电路的简化与重写。ZX-DB将ZX演算重写规则编码为标准openCypher查询语句,在Memgraph图数据库引擎上执行,实现了大规模量子电路的高效原生数据库转换。该系统通过张量等价检验和图等价验证来保证正确性,并与前沿的PyZX框架进行了对比评估。实验结果表明,对于独立重写任务,ZX-DB实现了最高达数量级的速度提升,同时揭示了当前图数据库引擎在模式匹配方面的性能瓶颈。通过融合量子编译与图数据管理技术,这项研究为构建可扩展的数据库支撑型量子计算管线开辟了新的系统研究方向。

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提交arXiv: 2025-11-17 06:33

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