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Quantum algorithm for linear matrix equations

delete2026-08-21
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OA
AI
R
Rolando D. Somma *
G
Guang Hao Low
D
Dominic W. Berry
R
Ryan Babbush
DOI:10.1038/s41534-026-01360-6delete
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摘要

摘要

En 中文
我们描述了一种高效的量子算法,用于求解线性矩阵方程AX + XB = C,其中A、B和C是给定的复矩阵,X是未知矩阵。这被称为Sylvester方程,是控制理论和物理学中的一个基本方程。假设以分块编码方式访问矩阵,我们的方法构建的解矩阵X/x也是以分块编码方式表示的,其中x > 0是归一化所需的缩放因子。这使得我们能够以指数级更快的速度获得X的矩阵元素的某些性质,而如果将X制备为量子态则无法实现这一点。实现该分块编码的量子电路的查询和门复杂度几乎与依赖于A和B的条件数成线性关系,并随维度和误差倒数的对数而变化。我们展示了我们的量子电路如何高效解决BQP完全问题,讨论了该方法的潜在应用和扩展、其与Riccati方程的联系,并评论了未解决问题。
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