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!)