Quantum Circuits for Dynamic Runtime Assertions in Quantum Computation
Quantum Circuits for Dynamic Runtime Assertions in Quantum Computation
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量子计算中动态运行时断言的量子电路
DOI：
10.1145/3373376.3378488
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Zhou, Huiyang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu, Ji;Byrd, Gregory T.;Zhou, Huiyang
在本文中，我们提出了量子电路的运行时断言，它可以用于软件调试和错误检测。在量子计算中，断言是具有挑战性的，有两个关键原因。首先，量子比特（qubit）不能被复制，这被称为不可克隆定理。其次，当测量一个量子比特时，它的叠加态会坍缩成经典态，失去固有的并行信息。在本文中，我们通过辅助量子位来克服这些挑战，这些辅助量子位用于间接收集感兴趣的量子位的信息。我们设计量子电路来断言经典态、纠缠态和叠加态。实验结果表明，该方法在提高IBM Q量子计算机上各种量子算法的调试成功率方面是有效的。
In this paper, we propose quantum circuits for runtime assertions, which can be used for both software debugging and error detection. Runtime assertion is challenging in quantum computing for two key reasons. First, a quantum bit (qubit) cannot be copied, which is known as the non-cloning theorem. Second, when a qubit is measured, its superposition state collapses into a classical state, losing the inherent parallel information. In this paper, we overcome these challenges with runtime computation through ancilla qubits, which are used to indirectly collect the information of the qubits of interest. We design quantum circuits to assert classical states, entanglement, and superposition states. Our experimental results show that they are effective in debugging as well as improving the success rate for various quantum algorithms on IBM Q quantum computers.
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E. Merzbacher