Quantum computation is inherently hybrid, and fast classical manipulation of qubit operators is necessary to ensure scalability in quantum software. We introduce PauliEngine, a high-performance C++ framework that provides efficient primitives for Pauli string multiplication, commutators, symbolic phase tracking, and structural transformations. Built on a binary symplectic representation and optimized bit-wise operations, PauliEngine supports both numerical and symbolic coefficients and is accessible through a Python interface. Runtime benchmarks demonstrate substantial speedups over state-of-the-art implementations. PauliEngine provides a scalable backend for operator-based quantum software tools and simulations.


翻译:量子计算本质上是混合型的,为了确保量子软件的可扩展性,需要对量子比特算符进行快速的经典操作。我们提出了PauliEngine,这是一个高性能C++框架,为泡利字符串乘法、对易子、符号相位追踪和结构变换提供了高效的原语。该框架基于二进制辛表示构建,并优化了位运算,同时支持数值和符号系数,且可通过Python接口访问。运行时基准测试表明,其性能相较于现有最先进的实现有显著提升。PauliEngine为基于算符的量子软件工具和模拟提供了一个可扩展的后端。

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