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P2 Qudit Quantum Programming with Projective Cliffords

使用投影 Clifford 的 qudit 量子编程
POPL 10(POPL)2026匹配度 2/10 · 该论文属于量子编程语言与类型论方向,虽涉及 PL/类型系统/Curry-Howard,但与用户关注的静态分析、Agentic/LLM 程序、浮点程序分析、贝叶斯程序分析均无直接关联,仅有宽泛的 PL 形式化方法交叉。引用 2 inbox
Jennifer Paykin, Sam Winnick
crossref: 2026-09-10

AI 速览

一句话:提出面向 qudit 的投影 Clifford 类型系统与 λPc 演算,经 Curry-Howard 对应编译为量子电路。

本文研究如何为量子操作提供编程抽象,特别是超越 qubit 的 qudit 操作。作者将 Pauli tableaux 的思想推广,提出投影 Clifford 的抽象,将其视为 qudit Pauli 群上的函数,并定义一个类型系统与 lambda 演算 λPc。λPc 通过 Curry-Howard 对应与 Clifford 群和 Pauli 群的特定编码相联系,从而刻画良构的 Clifford 操作。在该语言中,用户编写编码投影 Clifford 映射 P ↦ UPU† 的函数,这些函数被编译为可在现代量子计算机上执行的电路,将量子态 |φ⟩ 变换为 U|φ⟩,且允许相差全局相位。该语言不仅支持 qubit 操作,也支持任意维度 d 的 qudit 操作。作者通过若干示例以及一个聚焦稳定子纠错码的案例研究,探讨了用投影 Clifford 编程的含义。

问题
如何为量子操作提供编程抽象,尤其是超越 qubit 的 qudit 操作,并保证所描述的 Clifford 操作良构。
方法
推广 Pauli tableaux,定义投影 Clifford 的类型系统与 lambda 演算 λPc,利用其与 Clifford、Pauli 群编码之间的 Curry-Howard 对应,将编码 P ↦ UPU† 的函数编译为量子电路。
评估
通过多个编程示例以及一个以稳定子纠错码为重点的案例研究,展示该语言对 qudit 投影 Clifford 编程的支持。
原文摘要(Abstract)

This paper introduces a novel abstraction for programming quantum operations, specifically projective Cliffords , as functions over the qu d it Pauli group. Generalizing the idea behind Pauli tableaux, we introduce a type system and lambda calculus for projective Cliffords called λ P c that captures well-formed Clifford operations via a Curry-Howard correspondence with a particular encoding of the Clifford and Pauli groups. In λ P c , users write functions that encode projective Cliffords P ↦ UPU † , and such functions are compiled to circuits executable on modern quantum computers that transform quantum states | φ ⟩ into U | φ ⟩, up to a global phase. Importantly, the language captures not just qubit operations, but qu d it operations for any dimension d . Throughout the paper we explore what it means to program with projective Cliffords through a number of examples and a case study focusing on stabilizer error correcting codes.

链接与引用

DOI 原文 · arXiv · PDF(开放获取) · DBLP

BibTeX
@article{PaykinW26,
  title = {Qudit Quantum Programming with Projective Cliffords},
  author = {Jennifer Paykin and Sam Winnick},
  journal = {Proceedings of the ACM on Programming Languages},
  volume = {10},
  number = {POPL},
  year = {2026},
  doi = {10.1145/3776646}
}