一种针对结构化矩阵的高效泡利分解算法

将经典矩阵分解为泡利字符串的线性组合,是近期量子算法端到端实现的主要瓶颈。该研究考虑了该泡利分解问题的一个承诺版本,其中矩阵被保证仅在 \(k = \mathsf{poly}(n)\) 个泡利字符串上有支持,并通过经典稀疏查询方式给出。现有的泡利分解算法针对通用稠密问题设计,并未充分利用这种承诺的稀疏性,因此这些方法所需时间随 \(n\) 呈指数增长。该团队提出了一种经典的随机算法,该算法利用了这种稀疏性,并能以至少 \(1 - δ\) 的成功概率恢复精确的泡利分解,适用于任意 \(δ\)。在所声明的访问模型下,该算法的查询和运行时复杂度关于 \(n\)、\(k\) 和 \(\log(1/δ)\) 呈多项式级。这些结果表明,尽管对一般矩阵而言寻找泡利分解是指数级困难的,但对于已知在泡利基下稀疏的矩阵(这是操作结构化经典输入的近期量子算法所相关的场景),该问题变得高效可解。
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提交arXiv: 2026-06-30 16:57
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