JPhysA编辑优选:基于单标记顶点图的量子游走搜索算法的改进

16 11月 2023 gabriels
本篇研究来自中国科学院数学与系统科学研究院尚云课题组。本研究创新性地运用广义插值量子游走模型取代振幅放大思想逼近标记点,既提高了量子游走算法的成功概率,又避免了soufflé问题。同时给出了一个绝热量子态制备的重要应用。


文章介绍

Improvement of quantum walks search algorithm in single-marked vertex graph

Xinying Li(李盺莹) and Yun Shang(尚云)

通讯作者:

  • 尚云,中国科学院数学与系统科学研究院

 

研究背景:

目前大多数量子搜索算法及采样算法的成功概率较小,通常运用振幅放大思想来提高成功概率。但是,振幅放大的调用会引发soufflé问题,为算法的实际应用带来困难。本文通过引入广义插值量子游走模型取代振幅放大技巧解决了上述问题。

 

研究内容:

通过引入插值序列,定义了广义插值量子游走模型缓慢逼近目标点,改进后的搜索和平稳分布采样算法保持现有算法复杂度的同时均大大提高了算法的成功概率,同时也避免了soufflé问题。在上述算法设计中,分别考虑了相位估计思想和量子fast-forwarding思想,发现后者可以大大减少调用量子插值游走算子的次数和辅助量子比特的数量。最后,给出了广义插值量子游走在绝热计算量子态制备中的一个重要应用,而绝热态制备正是应用绝热量子计算的前提。

Soufflé 问题

广义插值游走算法框架


作者介绍

尚云  研究员

中国科学院数学与系统科学研究院

  • 尚云,中国科学院数学与系统科学研究院研究员,博士生导师,CCF杰出会员,量子计算专委常委。长期从事量子计算及其基础理论、量子游走、量子机器学习的研究。曾获陕西省优秀博士论文、陕西省科技进步二等奖、王宽诚优秀女科学家专项奖、中国计算机学会CCF科学技术奖自然科学二等奖(排名1)、英国皇家物理学会IOP高被引论文奖等。

期刊介绍

Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

  • 2022年影响因子:2.1  Citescore:4
  • Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical(JPhysA)每年出版50期,针对运用数学结构来描述物理世界的基本过程,并探索这些结构的分析、计算和数值方法。期刊内容涵盖:统计物理;非平衡系统、计算方法和现代平衡理论;混沌和复杂系统;数学物理;量子力学和量子信息理论;场论和弦理论;流体和等离子体理论;生物模型等方面。文章类型包括原创性论文和综述,以及关注于热点研究的专题综述和特刊,提供及时、全面的纵览。