paperbot · PL 论文追踪

全部论文 待读 收藏

P2 Automating Equational Proofs in Dirac Notation

自动化 Dirac 记号中的等式证明
POPL 9(POPL)2025匹配度 3/10 · 论文属于自动定理证明/形式验证,研究 Dirac 记号等式判定与项重写,并与量子/概率编程相关;但它不涉及用户核心关注的 LLM/Agent 与静态分析或形式化验证的交叉,也不涉及浮点程序分析或贝叶斯程序分析,因此仅为宽泛相邻方向。引用 10 inbox
Yingte Xu, Gilles Barthe, Li Zhou
crossref: 2026-09-10

AI 速览

一句话:证明 Dirac 记号的一阶理论可判定,并用项重写高效判定等式,实现等价性检查器。

本文从自动推理角度研究量子物理与量子编程语言中广泛使用的 Dirac 记号。作者首先将 Dirac 记号的一阶理论归约到实闭域理论,并借助 Tarski 定理证明其可判定性。随后,他们利用项重写技术证明等式有效性可以被高效判定。作者在 Mathematica 中实现了该等价性检查算法,并在文献中的 100 多个例子上展示了其效率。

问题
如何自动判定 Dirac 记号中表达式和等式的有效性,从而支撑量子状态推理。
方法
将 Dirac 记号的一阶理论归约到实闭域理论并利用 Tarski 定理证明可判定;随后用项重写技术高效判定等式有效性。
评估
在 Mathematica 中实现等价性检查算法,并在文献中 100 多个例子上评估效率。
原文摘要(Abstract)

Dirac notation is widely used in quantum physics and quantum programming languages to define, compute and reason about quantum states. This paper considers Dirac notation from the perspective of automated reasoning. We prove two main results: first, the first-order theory of Dirac notation is decidable, by a reduction to the theory of real closed fields and Tarski’s theorem. Then, we prove that validity of equations can be decided efficiently, using term-rewriting techniques. We implement our equivalence checking algorithm in Mathematica, and showcase its efficiency across more than 100 examples from the literature.

链接与引用

DOI 原文 · arXiv · PDF(开放获取) · DBLP

BibTeX
@article{XuBZ25,
  title = {Automating Equational Proofs in Dirac Notation},
  author = {Yingte Xu and Gilles Barthe and Li Zhou},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {9},
  number = {POPL},
  year = {2025},
  doi = {10.1145/3704878}
}