qsim

QSIM和QSIMH

量子電路模擬器QSIM和QSIMH。這些模擬器用於[1]中的交叉熵基準測試。

[1]，F。Arute等人，“使用可編程超導處理器的量子至上”，《自然574，505》，（2019年）。

QSIM

QSIM是Schrödinger的全州矢量模擬器。它計算狀態向量的所有2^個振幅，其中n是Qubits的數量。本質上，模擬器反复執行矩陣矢量乘法。一個矩陣矢量乘法對應於應用一個門。總的運行時與G2 ^N成正比，其中G是2 Qubit門的數量。為了加快模擬器的速度，我們使用Gate Fusion [2] [3]，單個精度算術，AVX/FMA指令進行矢量化和OpenMP用於多線程。

[2] M. Smelyanskiy，NP Sawaya，A。Aspuru-Guzik，“ Qhipster：Quantum高性能軟件測試環境”，Arxiv：1601.07195（2016）。

[3]T.Häner，DS Steiger，“ 45 Qubit量子電路的0.5 pB仿真”，Arxiv：1704.01127（2017）。

QSIMH

QSIMH是一種混合schrödinger-feynman模擬器[4]。晶格分為兩部分，施密特分解用於切割上的2 Quition門。如果每個門的Schmidt等級為M ，並且切口上的門數為K ，則有M ^K路徑。為了模擬一個以富達度為單位的電路，需要模擬所有M ^K路徑並總和結果。總運行時與（2 ^{N ₁} + 2 ^{N ₂} ）M ^K成正比，其中n ₁和n ₂是第一部分和第二部分中的Qubit編號。路徑模擬彼此獨立，並且可以在超級計算機或數據中心上進行瑣碎的平行。請注意，僅通過將所有路徑的分數f求和來運行以Fidelity f <1的方式運行模擬。

兩級檢查點方案用於提高性能。說，有k大門。我們將它們分為三個部分： p+r+s = k ，其中p是“前綴”門的數量， r是“ root”門的數量， s是“後綴”門的數量。在將所有門應用到和包括前綴門（包括前綴門）之後，將執行第一個檢查點，並在將所有門應用於根門上和包括根門（包括根門）後執行第二個檢查點。執行根和後綴門的所有路徑上的完整求和。

如果p> 0 ，則這樣的模擬給出f≈m ^-p （對於具有相同schmidt等級m的所有前綴門）。一個人需要運行具有不同前綴路徑的M ^P模擬，並將結果總結為f = 1 。

[4] Il Markov，A。Fatima，SV Isakov，S。Boixo，“量子至高無上既近又比看起來更近又遠”，Arxiv：1807.10749（2018）。

C ++用法

該代碼基本設計為庫。用戶可以修改應用程序中的示例應用程序以滿足自己的需求。文檔中描述了樣本應用程序的使用。

輸入格式

電路輸入格式在文檔中描述。

注意：這種格式被棄用，不再積極維護。

樣品電路

電路中提供了許多樣品電路。

單位測試

C ++庫的單元測試使用Google測試框架，並位於測試中。 Python測試使用Pytest，位於QSIMCIRQ_TEST中。

要構建和運行所有測試，請運行：

 make run-tests

這將將所有測試二進製文件編譯到具有.x擴展名的文件中，並串聯運行每個測試。如果測試失敗，測試將儘早停止。它還將運行qsimcirq Python接口的測試。要僅運行C ++或Python測試，請運行make run-cxx-tests或make run-py-tests 。

要清理生成的測試文件，請從測試目錄中運行make clean 。

CIRQ用法

CIRQ是建模和調用嘈雜的中間尺度量子（NISQ）電路的框架。

要開始使用QSIM模擬Google CIRQ電路，請參見教程。

有關QSIM-CIRQ API的更多詳細信息可以在文檔中找到。

免責聲明

這不是官方支持的Google產品。

如何引用QSIM

QSIM自動上傳到Zenodo。單擊此徽章以查看所有版本的所有引用格式。

所有版本的等效bibtex格式參考如下：

 @software{quantum_ai_team_and_collaborators_2020_4023103,
  author       = {Quantum AI team and collaborators},
  title        = {qsim},
  month        = Sep,
  year         = 2020,
  publisher    = {Zenodo},
  doi          = {10.5281/zenodo.4023103},
  url          = {https://doi.org/10.5281/zenodo.4023103}
}