具有周期性对角结构的稀疏矩阵块编码

分块编码是多种强大量子算法中的一项成功技术。本研究工作针对具有周期性对角结构的稀疏矩阵,提出了一种明确的分块编码量子电路实现方案。该方法基于酉算子的线性组合(LCU)框架,并采用高效酉算子将频率ω乘以计算基的复指数投影至其实部与虚部。研究证明,在最坏情况下处理带状矩阵时,该方案具有(poly(n))的门电路复杂度(n为量子比特数);处理简单对角矩阵时则降至(n),相较通用稠密矩阵方法的指数级复杂度展现出显著计算优势。在求解平流-扩散-反应(ADR)动力学等微分问题时,该团队讨论了该方法与量子奇异值变换(QSVT)等具有最优复杂度的量子算法结合的多领域应用。数值实验结果验证了理论公式的正确性。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-11 07:24

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