Efficient quantum algorithm for all quantum wavelet transforms
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Wavelet transforms are widely used in various fields of science and engineering as a mathematical tool with features that reveal information ignored by the Fourier transform. Unlike the Fourier transform, which is unique, a wavelet transform is specified by a sequence of numbers associated with the type of wavelet used and an order parameter specifying the length of the sequence. While the quantum Fourier transform, a quantum analog of the classical Fourier transform, has been pivotal in quantum computing, prior works on quantum wavelet transforms (QWTs) were limited to the second and fourth order of a particular wavelet, the Daubechies wavelet. Here we develop a simple yet efficient quantum algorithm for executing any wavelet transform on a quantum computer. Our approach is to decompose the kernel matrix of a wavelet transform as a linear combination of unitaries (LCU) that are compilable by easy-to-implement modular quantum arithmetic operations and use the LCU technique to construct a probabilistic procedure to implement a QWT with a known success probability. We then use properties of wavelets to make this approach deterministic by a few executions of the amplitude amplification strategy. We extend our approach to a multilevel wavelet transform and a generalized version, the packet wavelet transform, establishing computational complexities in terms of three parameters: the wavelet order M , the dimension N of the transformation matrix, and the transformation level d . We show the cost is logarithmic in N , linear in d and superlinear in M . Moreover, we show the cost is independent of M for practical applications. Our proposed QWTs could be used in quantum computing algorithms in a similar manner to their well-established counterpart, the quantum Fourier transform.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,009 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».