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Hard-core Bosons in Action: Applications to Quantum Circuits

da Costa, David und Epping, Michael (2025) Hard-core Bosons in Action: Applications to Quantum Circuits. Simulation-Transactions of the Society for Modeling and Simulation International. SAGE Publications. ISSN 0037-5497. (eingereichter Beitrag)

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329kB

Kurzfassung

The use of algebraic frameworks based on complex Clifford algebras for the representation and simulation of quantum circuits has been discussed in the literature. Recently, an alternative algebraic approach employing hard- core bosons has been proposed. Hard-core bosons provide a natural representation of multi-qubit systems, in which the tensor-product structure is realized directly and no sign corrections are required, in contrast to realizations based on complex Clifford algebras. Although both approaches are formally equivalent, the hard-core boson formulation exhibits computational advantages. This work reviews and extends the hard-core boson algebra for circuit simulation and presents an efficient implementation. A performance comparison with IBM Qiskit shows substantially improved execution times for simulations. Moreover, a new application is introduced in which the hard-core boson formalism is combined with genetic algorithms for quantum circuit synthesis.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219961/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Hard-core Bosons in Action: Applications to Quantum Circuits
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
da Costa, Daviddavid.dacosta (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5068-7125NICHT SPEZIFIZIERT
Epping, MichaelMichael.Epping (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0950-6801NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Erschienen in:Simulation-Transactions of the Society for Modeling and Simulation International
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Verlag:SAGE Publications
ISSN:0037-5497
Status:eingereichter Beitrag
Stichwörter:hard-core bosons, quantum computing, quantum simulators, quantum circuit synthesis, genetic algorithms
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC SW - Software
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - ALQU
Standort: Hamburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Institut für Softwaretechnologie
Hinterlegt von: da Costa, David
Hinterlegt am:10 Dez 2025 13:56
Letzte Änderung:10 Dez 2025 13:56

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