一种基于残差的动态停止量子线性系统算法及其在椭圆型偏微分方程中的应用

量子线性系统算法(QLSAs)具有严格的最坏情况复杂度保证,但其运行时间通常依赖于事先假设的谱信息。目前严重缺乏的是一个后验进展标志:与经典算法不同,大多数QLSA工作流程并未提供内置机制来指示特定实例是否已经收敛。 对于椭圆型偏微分方程(PDE) −∇·(a(x)∇u(x)) = f(x) 的离散化,该方程具有散度-梯度结构 −∇·(a(x)∇) ≈ A_h = G_h^† G_h, 该团队构建了一个稳定的常微分方程,其极限解块即为所需的伽辽金解。此时,PDE依赖的尺度为‖G_h‖ = 𝒪(h^{-1}),与因子化QLSA构造中平方根条件数缩放相当。该团队设计了一个包含残差变量的增广动力学过程,其中测量残差寄存器可提供实时收敛指标,而无需重构解向量。对于光滑右端项,动态停止机制可相对于固定最坏情况调度减少演化时间和门计数,并可能降低累积硬件误差的影响。针对二维有限元泊松问题的数值实验表明,残差寄存器概率遵循实际误差衰减规律,并且对于某些右端项,量子电路可在远未达到保守的最坏情况运行时间估计之前停止。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-07 15:22

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