线性矩阵方程的量子算法

该研究团队提出了一种高效量子算法,用于求解线性矩阵方程AX+XB=C(称为西尔维斯特方程)。该方程在控制理论和物理学中具有重要应用价值,其中A、B、C为给定复矩阵,X为未知矩阵。与传统量子线性代数求解器将解编码为量子态不同,该方法通过块编码构建解矩阵X,并按比例因子进行缩放。这种创新方案使得获取X矩阵元素特定属性的速度相比量子态制备方案呈指数级提升。实现该块编码的量子电路在查询复杂度和门复杂度上,几乎线性依赖于A、B决定的条件数,并与矩阵维数及误差倒数的对数相关。研究还论证了该量子电路能高效解决BQP完全问题,探讨了该方法在Riccati方程等领域的应用潜力与扩展可能,并对开放性问题进行了评述。

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