Verificación de Equivalencia de Circuitos Cuánticos Parametrizados

Los circuitos cuánticos parametrizados (CQP) tienen un gran potencial para demostrar ventajas cuánticas en aplicaciones prácticas de la computación cuántica. Ejemplos de aplicaciones exitosas incluyen el solucionador de eigenvalores cuántico variacional, el algoritmo cuántico de optimización aproximada y el aprendizaje automático cuántico. Sin embargo, antes de ejecutar los CQP en dispositivos cuánticos reales, pasan por procedimientos de compilación y optimización. Dada la inherente propensión a errores de estos procesos, se vuelve crucial verificar la equivalencia entre el CQP original y su versión compilada u optimizada. Desafortunadamente, la mayoría de los verificadores de circuitos cuánticos existentes no pueden manejar directamente los circuitos cuánticos parametrizados; en su lugar, requieren sustitución de parámetros para realizar la verificación. En este artículo, abordamos el desafío crítico de la verificación de equivalencia para los CQP. Proponemos una nueva representación compacta para los CQP basada en diagramas de decisión tensoriales. Aprovechando esta representación, presentamos un algoritmo para verificar la equivalencia del CQP sin necesidad de instanciación. Nuestro enfoque garantiza tanto efectividad como eficiencia, como lo confirman las evaluaciones experimentales. Las representaciones de diagramas de decisión ofrecen una herramienta poderosa para analizar y verificar circuitos cuánticos parametrizados, cerrando la brecha entre modelos teóricos e implementaciones prácticas.