ZX-calculus for the working quantum computer scientist

Auteurs : John van de Wetering

arXiv: 2012.13966v1 - DOI (quant-ph)
About 75 pages of text + 8 pages of appendices

Résumé : The ZX-calculus is a graphical language for reasoning about quantum computation that has recently seen an increased usage in a variety of areas such as quantum circuit optimisation, surface codes and lattice surgery, measurement-based quantum computation, and quantum foundations. The first half of this review gives a gentle introduction to the ZX-calculus suitable for those familiar with the basics of quantum computing. The aim here is to make the reader comfortable enough with the ZX-calculus that they could use it in their daily work for small computations on quantum circuits and states. The latter sections give a condensed overview of the literature on the ZX-calculus. We discuss Clifford computation and graphically prove the Gottesman-Knill theorem, we discuss a recently introduced extension of the ZX-calculus that allows for convenient reasoning about Toffoli gates, and we discuss the recent completeness theorems for the ZX-calculus that show that, in principle, all reasoning about quantum computation can be done using ZX-diagrams. Additionally, we discuss the categorical and algebraic origins of the ZX-calculus and we discuss several extensions of the language which can represent mixed states, measurement, classical control and higher-dimensional qudits.

Soumis à arXiv le 27 Déc. 2020

Explorez l'arbre d'article

Cliquez sur les nœuds de l'arborescence pour être redirigé vers un article donné et accéder à leurs résumés et assistant virtuel

Accédez également à nos Résumés, ou posez des questions sur cet article à notre Assistant IA.

Beta

Recherchez des articles similaires (en version bêta)

En cliquant sur le bouton ci-dessus, notre algorithme compare le titre et le résumé de cet article à tous les articles de la même catégorie arXiv que nous avons résumés, et trouve les plus proches. Vous pouvez le relancer de temps en temps : les résultats s'améliorent à mesure que notre base grandit.