量子科技中心_量科网

要利用量子处理单元（QPU）解决问题，必须将其转化为一系列量子操作（即量子门），这是问题的量子描述形式。这些操作要么封装于编码问题的量子查询（即量子算法原语）中，要么用于构建变分量子算法（VQA）的成本函数。典型的量子查询包括问题哈密顿量模拟（HS）和问题块编码（BE）。为构建与量子描述相关的电路，需将问题映射为厄米矩阵线性组合（LCH）或酉矩阵线性组合（LCU）。所有参与求和的哈密顿矩阵或酉矩阵必须具有已知的基门分解。该查询的复杂度应计入量子算法的查询复杂度，从而限制QPU处理多数问题的可能性。 量子比特化技术能构建特定查询，使其在适当基下表达时遵循单量子比特行为。该研究将量子比特化概念扩展至用于映射目标问题的哈密顿矩阵。这些方法适用于几乎所有QPU实现的问题：从第二量子化化学算子到偏微分方程（PDE）关联的图结构，乃至稀疏矩阵。该工作揭示了量子比特化哈密顿量基门分解的重要特性，包括实现LCH与LCU间的转换、映射非厄米问题，以及构建问题量子描述所需的不同量子电路原语（查询）。研究还提供了适用于多类结构化矩阵分解的量子比特化哈密顿量列表，这些结构化矩阵与可通过组合实现的图邻接矩阵相关联。