論文の概要: A Linear Combination of Unitaries Decomposition for the Laplace Operator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.06370v1
- Date: Sat, 10 Jan 2026 00:54:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-13 19:08:00.779149
- Title: A Linear Combination of Unitaries Decomposition for the Laplace Operator
- Title(参考訳): ラプラス演算子におけるユニタリ分解の線形結合
- Authors: Thomas Hogancamp, Reuben Demirdjian, Daniel Gunlycke,
- Abstract要約: 離散楕円微分作用素のクラスに対するユニタリ分解の新しい線形結合を提供する。
分解に必要なユニタリ項の数は、離散化に使用される格子点の数とは無関係である。
各ユニタリに対する明示的な回路構成が与えられ、その複雑さが解析される。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We provide novel linear combination of unitaries decompositions for a class of discrete elliptic differential operators. Specifically, Poisson problems augmented with periodic, Dirichlet, Neumann, Robin, and mixed boundary conditions are considered on the unit interval and on higher-dimensional rectangular domains. The number of unitary terms required for our decomposition is independent of the number of grid points used in the discretization and scales linearly with the spatial dimension. Explicit circuit constructions for each unitary are given and their complexities analyzed. The worst case depth and elementary gate cost of any such circuit is shown to scale at most logarithmically with respect to number of grid points in the underlying discrete system. We also investigate the cost of using our method within the Variational Quantum Linear Solver algorithm and show favorable scaling. Finally, we extend the proposed decomposition technique to treat problems that include first-order derivative terms with variable coefficients.
- Abstract(参考訳): 離散楕円微分作用素のクラスに対するユニタリ分解の新しい線形結合を提供する。
具体的には、周期的、ディリクレ、ノイマン、ロビン、混合境界条件で拡張されたポアソン問題を考える。
分解に必要なユニタリ項の数は、離散化に使用される格子点の数と空間次元に線形にスケールする数とは無関係である。
各ユニタリに対する明示的な回路構成が与えられ、その複雑さが解析される。
このような回路の最悪の場合の深さと基本ゲートコストは、下層の離散系における格子点の数に対して対数的にスケールすることが示される。
また, 変分量子線形ソルバー法において, 提案手法を用いることのコストについて検討した。
最後に,変数係数を持つ一階微分項を含む問題を扱うために,提案手法を拡張した。
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