Trajectree - Un simulatore di circuiti quantistici basato su traiettorie quantistiche

Abstract degli autori

Presentiamo Trajectree, un simulatore di circuiti quantistici basato su traiettorie quantistiche che utilizza una nuova modalità di esecuzione parziale dei circuiti con salvataggio dello stato, per simulare in modo efficiente circuiti quantistici rumorosi ampi e profondi. Trajectree può generare in modo efficiente un gran numero di campioni Monte Carlo salvando traiettorie eseguite parzialmente. Conduciamo un’analisi approfondita delle prestazioni dell’approccio Trajectree, dimostrando l’utilità dello schema di salvataggio delle traiettorie per le simulazioni di sistemi quantistici aperti. Usando questa architettura, mostriamo che Trajectree può simulare circuiti rumorosi standard di benchmark a una velocità oltre cinque volte superiore a quella di QSim di Google, parte del pacchetto Cirq. Analizziamo inoltre le prestazioni di Trajectree nella simulazione di sistemi quantistici ottici rilevanti per le applicazioni di comunicazione e computazione. Presentiamo applicazioni del backend ottico per simulare tre esperimenti ottici: il test di Bell CHSH, lo scambio di entanglement e un gate CNOT ottico. Questo dimostra il potenziale di Trajectree per simulare in modo efficiente sistemi rumorosi a qudit e sistemi ottici.