27、量子电路与FPGA模型验证技术解析

量子电路与FPGA模型验证技术解析

量子电路等价性快速检查

在量子计算领域，精确检查由克利福德门组成的量子电路的等价性是一项重要任务。传统方法在效率上存在一定局限，而基于民间数学结果的确定性算法为解决这一问题提供了新的途径。

该算法将等价性检查转化为克利福德电路的经典模拟，其运行时间复杂度为 $O(n · m)$，其中 $n$ 是量子比特的数量，$m$ 是两个输入电路的基本克利福德门的总数。这种复杂度意味着它能够高效地处理各种与应用相关的电路，例如用于产生二维簇态（通用量子计算的资源态）、GHZ 态（各种量子通信协议的资源态）或在量子纠错中执行错误检测（不包括测量）的电路。

为了验证该算法的性能，研究人员使用 Stim 模拟器实现了该算法，并在各种不同大小和深度的基准电路上进行了测试，同时与现有的两种先进方法 QuSAT 和 Feynver 进行了比较。结果显示，该算法在不到一分钟内就能处理 1000 个量子比特（深度为 10000）的电路，在约 15 分钟内可以处理 100000 个量子比特（深度为 10）的电路，始终优于其他两种方法。此外，由于该方法是确定性的，其扩展行为是可预测的。

未来，研究人员计划将这种方法扩展到使用非克利福德门的任意电路，初步结果显示这一方向具有很大的潜力。

FPGA 上高级可执行模型的自动验证

随着现场可编程门阵列（FPGA）应用的日益复杂，高级设计和形式验证变得至关重要。传统方法往往难以满足需求，因此越来越多的人开始转向使用可执行模型的模型驱动开发（MDD）策略。

可执行模型通过将高级、人类可读的模型直接转换为可执行代码，简化了设计过程，消除了手动转码错误。然而，自