一种用于拉普拉斯变换的多对数时间量子算法

该研究团队提出了一种在量子计算机上执行拉普拉斯变换的量子算法。尽管量子傅里叶变换(QFT)已是众多量子算法的基石,但拉普拉斯变换及其离散版本由于具有耗散特性和非幺正动力学性质,此前一直未能在量子计算机上实现高效运算。近期一项研究通过泰勒级数展开,实现了特定情况下量子计算机上的高效运算。与先前工作不同,该工作利用量子本征值变换和Lap-LCHS方法,提出了一种全新算法,可在算术级数分布点上高效实现拉普拉斯变换。 该算法实现N×N离散拉普拉斯变换的量子门复杂度仅为O((log N)^3)(忽略态制备成本,其中N=2^n,n为量子比特数),相比经典最优算法的O(N·log N)复杂度实现了超多项式加速。同时电路宽度仅为O(log N)。这种量子拉普拉斯变换(QLT)技术有望催生新型量子算法,包括:拉普拉斯域微分方程求解、量子计算机上的逆拉普拉斯变换算法、用于基态能量计算的分辨域虚时间演化,以及非厄米矩阵的谱估计等应用场景。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-19 13:31

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