符号化量子计算模拟器SymQC

来源：计算机工程与科学杂志2023年第7期北京时间：

作者：付祥, 黎梓浩, 黄子潇, 杨曜嘉, 刘定东, 张春晖, 李小芳

单位：1.国防科技大学计算机学院量子信息研究所兼高性能计算国家重点实验室,湖南 长沙 410073;2.国防科技大学计算机学院,湖南 长沙 410073

摘要：目前主流的量子计算模拟器一般基于数值计算,存在精度损失、量子态的展示不直观、难以支持参数化量子线路等问题。虽然已有人提出符号化量子计算模拟器,但它们在描述参数化量子态、构建自定义量子门和与量子编程环境进行系统集成等方面受到较大的限制。针对此问题,提出了一个新的符号化量子计算模拟器SymQC。SymQC可使用全振幅向量或狄拉克符号表示量子状态,计算符号参数化的量子线路的等效矩阵并模拟量子状态在量子线路下的演化过程,然后以不同的形式输出量子算法的执行结果。描述了SymQC的软件结构,并给出了一种常用量子状态更新算法的数学证明。通过运行以变分量子本征值求解算法(VQE)为代表的算法实例验证了SymQC的能力。

关键词：量子计算,模拟器,符号计算,量子态更新算法,

基金资助：国家自然科学基金（61902410）；高性能计算国家重点实验室自主课题（202001-01）；国防科技大学科研计划（ZK19-04）