Simulando Circuitos Cuánticos mediante Conteo de Modelos

La compilación de circuitos cuánticos comprende muchas tareas de razonamiento computacionalmente difíciles que, sin embargo, se encuentran dentro de #P y su contraparte de decisión en PP. La simulación clásica de circuitos cuánticos generales es un ejemplo central. Mostramos por primera vez que una simulación fuerte de circuitos cuánticos universales puede ser abordada de manera eficiente mediante el conteo de modelos ponderados al proporcionar una codificación lineal de circuitos Clifford+T. Para lograr esto, aprovechamos el formalismo de estabilizador de Knill, Gottesmann y Aaronson y el hecho de que los estados de estabilizador forman una base para operadores de densidad. Con una implementación de simulador de código abierto, demostramos empíricamente que el conteo de modelos a menudo supera las técnicas de simulación de vanguardia basadas en el cálculo ZX y diagramas de decisión. Nuestro trabajo abre el camino para aplicar la variedad existente de poderosas herramientas de razonamiento clásico para realizar una compilación eficiente de circuitos cuánticos; uno de los obstáculos en el camino hacia la supremacía cuántica.