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Erschienen in: Quantum Information Processing 8/2020

01.08.2020

Quantum QR decomposition in the computational basis

verfasst von: Guangsheng Ma, Hongbo Li, Jiman Zhao

Erschienen in: Quantum Information Processing | Ausgabe 8/2020

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Abstract

In this paper, we propose a quantum algorithm for approximating the QR decomposition of any \(N\times N\) matrix with a running time \(O(\frac{1}{\epsilon ^2}\) \(N^{2.5}\text {polylog}(N))\), where \(\epsilon \) is the desired precision. This quantum algorithm provides a polynomial speedup over the best classical algorithm, which has a running time \(O(N^3)\). Our quantum algorithm utilizes the quantum computation in the computational basis (QCCB) and a setting of updatable quantum memory. We further present a systematic approach to applying the QCCB to simulate any quantum algorithm. By this approach, the simulation time does not exceed \(O(N^2\text {polylog}(N))\) times the running time of the quantum algorithm originally designed with the amplitude encoding method, where N is the size of the problem.

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Fußnoten
1
Generally, the time required to compute the QR decomposition of an \(N\times N\) matrix is O\((N^3)\); unless, the matrix has some special structures, such as Vandermonde-like form.
 
2
The approach to efficiently implementing the conditional rotations can be found in [25, Lemma 2]
 
3
Every time before computing inner product in Algorithm 3, we can apply maximum-finding algorithm [1] and count algorithm [4] to investigate the distribution of the sum terms to obtain the best \(\kappa \).
 
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Metadaten
Titel
Quantum QR decomposition in the computational basis
verfasst von
Guangsheng Ma
Hongbo Li
Jiman Zhao
Publikationsdatum
01.08.2020
Verlag
Springer US
Erschienen in
Quantum Information Processing / Ausgabe 8/2020
Print ISSN: 1570-0755
Elektronische ISSN: 1573-1332
DOI
https://doi.org/10.1007/s11128-020-02777-4

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