Variational quantum algorithms have been introduced as a promising class of quantum-classical hybrid algorithms that can already be used with the noisy quantum computing hardware available today by employing parameterized quantum circuits. Considering the non-trivial nature of quantum circuit compilation and the subtleties of quantum computing, it is essential to verify that these parameterized circuits have been compiled correctly. Established equivalence checking procedures that handle parameter-free circuits already exist. However, no methodology capable of handling circuits with parameters has been proposed yet. This work fills this gap by showing that verifying the equivalence of parameterized circuits can be achieved in a purely symbolic fashion using an equivalence checking approach based on the ZX-calculus. At the same time, proofs of inequality can be efficiently obtained with conventional methods by taking advantage of the degrees of freedom inherent to parameterized circuits. We implemented the corresponding methods and proved that the resulting methodology is complete. Experimental evaluations (using the entire parametric ansatz circuit library provided by Qiskit as benchmarks) demonstrate the efficacy of the proposed approach. The implementation is open source and publicly available as part of the equivalence checking tool QCEC (https://github.com/cda-tum/qcec) which is part of the Munich Quantum Toolkit (MQT).


翻译:引入了变化量量算算法,作为使用参数化量子电路的热量量量子计算硬件,这些算法已经使用了今天已经使用。考虑到量子电路汇编的非三边性质和量子计算微妙性,有必要核实这些参数化电路的汇编是否正确。已经建立了处理无参数电路的等值检查程序。然而,尚未提出能够用参数处理电路的方法。这项工作填补了这一空白,显示利用ZX-计算法的等值检查方法,可以纯粹象征性地核查参数化电路的等值。与此同时,利用参数化电路所固有的自由度,可以有效地通过常规方法获得不平等的证据。我们实施了相应的方法,并证明由此产生的方法是完整的。实验性评估(使用Qiskit提供的整个参数性atz电路库作为基准)显示了拟议方法的功效。执行是公开的源和公开的,这是以ZX-C-cum QQQQQQQQquma/QQQquma) 工具的一部分。我们执行了QEC-QQQQQQQqtumbal-Qqtumber检查工具(QQQQQQQQQQqtuma)的一部分。

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