技術名稱 高功能之精確量子電路模擬技術
計畫單位 國立臺灣大學
計畫主持人 江介宏
技術簡介
最先進的量子電路模擬方法是基於量子多值決策圖(QMDD)。數據結構由具有多值分支的決策節點(用於矩陣表示)和具有複數權重的邊(用於edges運算符以及狀態矢量表示和操縱)組成。相比之下,我們僅依靠二進制決策圖(BDD)表示量子態並支持矩陣和矢量乘法。此外,與先前的工作以精確的損失表示複數不同,我們的方法採用代數表示法在考慮到的一般operators元運算符集合下進行精確的複數表示,該運算符足以實現通用量子計算。我們的方法是利用精確表示進行量子電路模擬的第一項工作。除了提高精度外,為了擴展量子電路模擬的能力,我們設計了1)一種位切片技術,逐位表示一個狀態向量,每個狀態向量對應一個BDD; 2)一種隱式方法,用於替換矩陣向量與一組用於BDD操縱的unit運算符的預定義布爾公式相乘。實驗結果表明,與許多不同基準相比,與現有技術相比,該方法具有更高的準確性和可擴展性優勢。值得注意的是,對於某些基準系列,我們的方法可以模擬多達數以千計的量子位元的電路,超出了其他現有模擬器的能力。
科學突破性
建立量子電腦的最新進展已樹立了「量子霸權」的里程碑。量子硬體和軟體系統,全球各大科技公司正積極開發量子軟、硬體,其中量子電路模擬是關鍵組件之一。我們是第一個利用代數方法來精確表示量子態的。與現有技術相比,我們的方法具更高準確性和可擴展性。可以模擬某些電路多達數以萬計的量子位元,大幅超出了其他模擬器。
產業應用性
最近Google團隊建立了「量子霸權」里程碑。量子計算將提供傳統電腦無法企及的計算能力,並在不久的將來改變資訊科技。許多企業正積極開發量子軟、硬體系統。量子系統設計需要全面的軟體工具鏈,其中量子電路模擬是關鍵組件之一。我們的量子電路模擬工具提供了最先進的解決方案,能在量子產業生態系統中發揮關鍵作用。
關鍵字 量子電腦 量子電路 量子電路模擬 電子設計自動化 準確性 可擴展性 軟體工具鏈 驗證
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