Simulating quantum circuits with classical computers requires resources growing exponentially in terms of system size. Real quantum computer with noise, however, may be simulated polynomially with various methods considering different noise models. In this work, we simulate random quantum circuits in 1D with Matrix Product Density Operators (MPDO), for different noise models such as dephasing, depolarizing, and amplitude damping. We show that the method based on Matrix Product States (MPS) fails to approximate the noisy output quantum states for any of the noise models considered, while the MPDO method approximates them well. Compared with the method of Matrix Product Operators (MPO), the MPDO method reflects a clear physical picture of noise (with inner indices taking care of the noise simulation) and quantum entanglement (with bond indices taking care of two-qubit gate simulation). Consequently, in case of weak system noise, the resource cost of MPDO will be significantly less than that of the MPO due to a relatively small inner dimension needed for the simulation. In case of strong system noise, a relatively small bond dimension may be sufficient to simulate the noisy circuits, indicating a regime that the noise is large enough for an `easy' classical simulation. Moreover, we propose a more effective tensor updates scheme with optimal truncations for both the inner and the bond dimensions, performed after each layer of the circuit, which enjoys a canonical form of the MPDO for improving simulation accuracy. With truncated inner dimension to a maximum value $\kappa$ and bond dimension to a maximum value $\chi$, the cost of our simulation scales as $\sim ND\kappa^3\chi^3$, for an $N$-qubit circuit with depth $D$.


翻译:使用古典计算机模拟量子电路需要以系统大小的速度增长资源。 带有噪音的真正量子计算机可以模拟多式D值, 并采用考虑到不同噪音模型的各种方法。 在这项工作中, 我们用母体产品密度操作员(MPDO)模拟1D的随机量子电路, 使用不同的噪音模型, 如脱毛、 极化和振动等。 因此, 以母体产品国( MPS) 为基础的方法无法接近所考虑的任何噪音模型的噪音输出量值, 而MPDO 方法则非常接近。 与母体产品操作员(MPO) 的方法相比, MPDO 方法可以模拟各种噪音( 内指数关注噪音模拟) 和量子纠缠绕( 债券指数关注两磅门模拟) 。 因此, 如果系统噪音较弱, MPDO国的资源成本将大大低于MPO, 因为模拟所需的内值相对较小。 如果系统噪音, 相对小的债券值, 相对小的基值比小的基质值值比值3, 能够模拟高的内值, 我们的磁体电路的机的比值, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

【ACML2020】张量网络机器学习:最近的进展和前沿,109页ppt
专知会员服务
54+阅读 · 2020年12月15日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
BERT源码分析PART I
AINLP
38+阅读 · 2019年7月12日
计算机 | 国际会议信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月3日
计算机 | 中低难度国际会议信息6条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年5月16日
人工智能 | SCI期刊专刊信息3条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年1月10日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
大数据 | 顶级SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
10+阅读 · 2018年12月29日
人工智能 | COLT 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年9月21日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2018年3月21日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Arxiv
0+阅读 · 2021年1月7日
VIP会员
相关资讯
BERT源码分析PART I
AINLP
38+阅读 · 2019年7月12日
计算机 | 国际会议信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年7月3日
计算机 | 中低难度国际会议信息6条
Call4Papers
7+阅读 · 2019年5月16日
人工智能 | SCI期刊专刊信息3条
Call4Papers
5+阅读 · 2019年1月10日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
大数据 | 顶级SCI期刊专刊/国际会议信息7条
Call4Papers
10+阅读 · 2018年12月29日
人工智能 | COLT 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
6+阅读 · 2018年9月21日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2018年3月21日
人工智能 | 国际会议截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年3月13日
【今日新增】IEEE Trans.专刊截稿信息8条
Call4Papers
7+阅读 · 2017年6月29日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员