為了要讓 QSP 可以作用在更高維度的希爾伯特空間 (更多 qubit),我們需要一些工具,其中之一就是今天要介紹的 block-encoding。
還記得昨天 QSP 的介紹中,我們多項式轉換的目標是一實數 ,而 signal rotation operator
把 「
」這個資訊「編碼」(encode) 在他的左上角:
若將實數推廣到矩陣:令 為任意
的矩陣,若大小
的么正矩陣
滿足
則我們說「 block-encodes
」("
" 是
矩陣)。Block-encoding 能以更普遍的形式表示,如
可以是
的矩陣,
不必在左上角等等;不過為了保持簡潔,我們暫時不需要!另外,雖然說
是「任意」矩陣,但為了滿足
的么正性質,
是必要的。順帶一提,
Block-encoding 是個應用廣泛的概念,除了 QSP 之外,還可應用在前幾天提到的 oblivious AA:假設 是某一僅有一份、未知的量子態,且讓
和
做 tensor product 形成
;而我們感興趣的量子態是
(
不一定有規一化 (normalized),因為
不一定是 unitary)。若
block-encodes
,則
簡而言之,只要 是
的 block-encoding,我們就能透過
對
做 oblivious AA!(若循著 block-encoding 的思路,在 [AA] Oblivious AA 那篇所提出的三個問題也就能解決了!)