We consider the problem of synthesizing Clifford quantum circuits for devices with all-to-all qubit connectivity. We approach this task as a reinforcement learning problem in which an agent learns to discover a sequence of elementary Clifford gates that reduces a given symplectic matrix representation of a Clifford circuit to the identity. This formulation permits a simple learning curriculum based on random walks from the identity. We introduce a novel neural network architecture that is equivariant to qubit relabelings of the symplectic matrix representation, and which is size-agnostic, allowing a single learned policy to be applied across different qubit counts without circuit splicing or network reparameterization. On six-qubit Clifford circuits, the largest regime for which optimal references are available, our agent finds circuits within one two-qubit gate of optimality in milliseconds per instance, and finds optimal circuits in 99.2% of instances within seconds per instance. After continued training on ten-qubit instances, the agent scales to unseen Clifford tableaus with up to thirty qubits, including targets generated from circuits with over a thousand Clifford gates, where it achieves lower average two-qubit gate counts than Qiskit's Aaronson-Gottesman and greedy Clifford synthesizers.


翻译:我们研究了在全连接量子比特设备上合成克利福德量子电路的问题。我们将此任务视为一个强化学习问题,其中智能体学习发现一系列基本克利福德门,将给定的克利福德电路辛矩阵表示约化为单位矩阵。这种表述允许基于从单位矩阵出发的随机游走构建简单的学习课程。我们提出了一种新颖的神经网络架构,该架构对辛矩阵表示的量子比特重标号具有等变性,并且与尺寸无关,允许单一学习策略在不进行电路拼接或网络重新参数化的情况下应用于不同量子比特数量。在六量子比特克利福德电路(可获得最优参考的最大规模)上,我们的智能体每实例在毫秒内找到与最优值相差一个双量子比特门的电路,并在99.2%的实例中每实例在秒内找到最优电路。在持续对十量子比特实例进行训练后,该智能体可扩展到最多包含三十个量子比特的未见克利福德表格,包括由超过一千个克利福德门的电路生成的目标,其平均双量子比特门计数低于Qiskit的Aaronson-Gottesman和贪心克利福德合成器。

0
下载
关闭预览

相关内容

Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
资源 | Github项目:斯坦福大学CS-224n课程中深度NLP模型的PyTorch实现
黑龙江大学自然语言处理实验室
10+阅读 · 2017年11月13日
资源 | 清华大学开源OpenKE:知识表示学习平台
机器之心
10+阅读 · 2017年11月4日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 5月20日
VIP会员
最新内容
《通过小型无人机系统将情报能力“作战化”》
消耗优势:美军的“精确规模化”概念
专知会员服务
8+阅读 · 6月15日
《离线语言支持系统:面向空战战术决策》
专知会员服务
10+阅读 · 6月15日
相关VIP内容
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
相关资讯
灾难性遗忘问题新视角:迁移-干扰平衡
CreateAMind
17+阅读 · 2019年7月6日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Reinforcement Learning: An Introduction 2018第二版 500页
CreateAMind
14+阅读 · 2018年4月27日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Question Answering over Freebase
开放知识图谱
19+阅读 · 2018年1月9日
资源 | Github项目:斯坦福大学CS-224n课程中深度NLP模型的PyTorch实现
黑龙江大学自然语言处理实验室
10+阅读 · 2017年11月13日
资源 | 清华大学开源OpenKE:知识表示学习平台
机器之心
10+阅读 · 2017年11月4日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员