Faster Quantum-inspired Algorithms for Solving Linear Systems

加速 量子算法 组合数学 算法 数学 量子 二次方程 卡帕 物理 计算机科学 量子力学 几何学 操作系统
作者
Changpeng Shao,Ashley Montanaro
出处
期刊:ACM transactions on quantum computing [Association for Computing Machinery]
卷期号:3 (4): 1-23 被引量:13
标识
DOI:10.1145/3520141
摘要

We establish an improved classical algorithm for solving linear systems in a model analogous to the QRAM that is used by quantum linear solvers. Precisely, for the linear system \( A{\bf x}= {\bf b} \) , we show that there is a classical algorithm that outputs a data structure for \( {\bf x} \) allowing sampling and querying to the entries, where \( {\bf x} \) is such that \( \Vert {\bf x}- A^{+}{\bf b}\Vert \le \epsilon \Vert A^{+}{\bf b}\Vert \) . This output can be viewed as a classical analogue to the output of quantum linear solvers. The complexity of our algorithm is \( \widetilde{O}(\kappa _F^6 \kappa ^2/\epsilon ^2) \) , where \( \kappa _F = \Vert A\Vert _F\Vert A^{+}\Vert \) and \( \kappa = \Vert A\Vert \Vert A^{+}\Vert \) . This improves the previous best algorithm [Gilyén, Song and Tang, arXiv:2009.07268] of complexity \( \widetilde{O}(\kappa _F^6 \kappa ^6/\epsilon ^4) \) . Our algorithm is based on the randomized Kaczmarz method, which is a particular case of stochastic gradient descent. We also find that when A is row sparse, this method already returns an approximate solution \( {\bf x} \) in time \( \widetilde{O}(\kappa _F^2) \) , while the best quantum algorithm known returns \( | {\bf x} \rangle \) in time \( \widetilde{O}(\kappa _F) \) when A is stored in the QRAM data structure. As a result, assuming access to QRAM and if A is row sparse, the speedup based on current quantum algorithms is quadratic.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
泰山球迷完成签到,获得积分10
刚刚
黑囡发布了新的文献求助10
刚刚
Alice发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
啊卜卜吖发布了新的文献求助10
2秒前
友好峻熙发布了新的文献求助10
2秒前
Lakshier完成签到,获得积分10
3秒前
儒雅夜天发布了新的文献求助30
3秒前
Lucas应助蜜蜂采纳,获得10
3秒前
Z赵完成签到 ,获得积分10
3秒前
4秒前
5秒前
呵呵发布了新的文献求助10
5秒前
轻松的鑫发布了新的文献求助10
5秒前
无情芷蕾完成签到,获得积分20
5秒前
比奇堡完成签到,获得积分10
5秒前
汉堡包应助自信的雪曼采纳,获得30
6秒前
阳光下的海水完成签到,获得积分10
6秒前
舒服的尔曼完成签到,获得积分10
6秒前
X57完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
朱益辉完成签到,获得积分10
9秒前
顾矜应助Lyric_采纳,获得10
9秒前
orixero应助归璨采纳,获得10
9秒前
张若新完成签到,获得积分10
10秒前
hungry发布了新的文献求助50
10秒前
心灵美懿轩完成签到,获得积分10
11秒前
脑洞疼应助王海祥采纳,获得10
11秒前
11秒前
11秒前
Hex发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
机林的海菡完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
情怀应助77采纳,获得10
14秒前
maner完成签到 ,获得积分10
14秒前
yue完成签到,获得积分10
14秒前
淡定听云完成签到,获得积分10
15秒前
jackeyYuu完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Nature-Inspired Computing: Concepts, Methodologies, Tools, and Applications 600
Perfectionism in School 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7730619
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9282195
关于积分的说明 20149141
捐赠科研通 7308057
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3303473
关于科研通互助平台的介绍 2456371
邀请新用户注册赠送积分活动 2312027