二次幂和用于固定参数可处理的量子电路模拟
强模拟量子电路,即计算输出振幅,相当于对电路的费曼路径求和,即对布尔“路径”变量赋值进行加权计数。电路中的门在这些变量之间引入了相关性,从而形成一个图,其结构决定了模拟任务的难度。这种求和-幂次观点是近期基于人工智能知识表示工具(即二元决策图和加权模型计数)构建的模拟器的基础。研究表明,最准确控制难度的结构量是路径变量图的秩宽,该团队给出了一种算法,其评估振幅的时间复杂度仅关于该秩宽呈指数增长,而关于电路规模呈多项式增长。秩宽可能远小于控制竞争方法的宽度:作为推论,该算法将一个近期的决策图模拟突破作为特例重现,并匹配了马尔可夫-石井张量网络收缩界。为补充说明,该团队展示了在该算法上可证明优于上述两种竞争方法的电路族。新方法适用于由哈达玛门和对角门构成的任意电路,特别是Clifford+T电路。在实际应用中,通用决策图和模型计数工具可作为主力,而该团队的专用算法则被调度以利用关联图的小秩宽(当存在时)。

