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一些经典哈达玛矩阵搜索方法的量子计算公式及其在量子计算机上的实现。

Quantum computing formulation of some classical Hadamard matrix searching methods and its implementation on a quantum computer.

作者信息

Suksmono Andriyan Bayu, Minato Yuichiro

机构信息

The School of Electrical Engineering and Informatics, Institut Teknologi Bandung, Bandung, Indonesia.

Blueqat Inc., Tokyo, Japan.

出版信息

Sci Rep. 2022 Jan 7;12(1):197. doi: 10.1038/s41598-021-03586-0.

DOI:10.1038/s41598-021-03586-0
PMID:34996901
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8741795/
Abstract

Finding a Hadamard matrix (H-matrix) among all possible binary matrices of corresponding order is a hard problem that can be solved by a quantum computer. Due to the limitation on the number of qubits and connections in current quantum processors, only low order H-matrix search of orders 2 and 4 were implementable by previous method. In this paper, we show that by adopting classical searching techniques of the H-matrices, we can formulate new quantum computing methods for finding higher order ones. We present some results of finding H-matrices of order up to more than one hundred and a prototypical experiment of the classical-quantum resource balancing method that yields a 92-order H-matrix previously found by Jet Propulsion Laboratory researchers in 1961 using a mainframe computer. Since the exactness of the solutions can be verified by an orthogonality test performed in polynomial time; which is untypical for optimization of hard problems, the proposed method can potentially be used for demonstrating practical quantum supremacy in the near future.

摘要

在所有对应阶数的可能二进制矩阵中找到一个哈达玛矩阵(H 矩阵)是一个难题,可由量子计算机解决。由于当前量子处理器中量子比特数和连接数的限制,先前的方法仅能实现 2 阶和 4 阶的低阶 H 矩阵搜索。在本文中,我们表明通过采用 H 矩阵的经典搜索技术,可以制定新的量子计算方法来寻找高阶 H 矩阵。我们展示了一些找到高达一百阶以上 H 矩阵的结果,以及经典 - 量子资源平衡方法的一个典型实验,该实验得到了喷气推进实验室的研究人员在 1961 年使用大型计算机先前找到的一个 92 阶 H 矩阵。由于解的正确性可以通过在多项式时间内执行的正交性测试来验证;这对于难题优化来说并不常见,所提出的方法在不久的将来有可能用于展示实际的量子优越性。

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