用于方程推理的量子算法

该研究团队提出“量子范式归约”,这是一种用于分析抽象符号表达式(如字符串、代数公式或量子电路)的量子计算框架,这些表达式在给定转换规则下具有等价性。这些规则构成项重写系统——一种通过重复应用替换来推导等价关系的形式化方法。研究人员构建了可高效实现的量子哈密顿量,其基态以量子叠加态编码了整个等价表达式类(可能达到指数级规模)。通过制备和操控这些基态,该工作解决了等式推理中的基础性问题,包括判定两表达式是否等价的“字问题”、计算等价表达式数量、以及识别等价类的结构特性。该团队借助张量网络模拟演示了量子启发的算法版本,成功处理涉及高达10^28个等价表达式的实例,远超经典图探索技术的能力范围。该框架为量子符号计算开辟了新路径,其应用领域涵盖量子与逻辑电路设计、数据压缩、计算群论、语言学、高分子及生物分子建模等领域,使得此前无法解决的问题得以探索。

量科快讯