Optimizing quantum circuits is a key challenge for quantum computing. The PyZX compiler broke new ground by optimizing circuits via the ZX calculus, a powerful graphical alternative to the quantum circuit model. Still, it carries no guarantee of its correctness. To address this, we developed VyZX, a verified ZX-calculus in the Coq proof assistant. VyZX provides two distinct representations of ZX diagrams for ease of programming and proof: A graph-based representation for writing high-level functions on diagrams and a block-based representation for proving ZX diagrams equivalent. Through these two different views, VyZX provides the tools necessary to verify properties and transformations of ZX diagrams. This paper explores the proofs and design choices underlying VyZX and its application and the challenges of verifying a graphical programming language.


翻译:优化量子电路是量子计算的关键挑战。 PyZX 编译器通过ZX 计算法优化电路,从而打破了新的地面。ZX 计算法是量子电路模型的一个强大的图形替代物,但它仍然不能保证其正确性。为了解决这个问题,我们开发了VyZX,这是Coq 校对助理中经过核查的ZX 计算法。 VyZX 提供了ZX 图表的两个不同的表达方式,以便于编程和证明:一个基于图表的演示,用于在图表上写高层次的函数,另一个基于块的演示,用以证明ZX 图表等同。通过这两种不同的观点,VyZX 提供了核查ZX 图表的属性和变形所需的工具。本文探讨了VyZX 及其应用的证明和设计选择,以及核实图形编程语言的挑战。

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