一种面向量子期望计算的数字扩散框架：无旋转门或算术电路
量子物理
2026-04-08 v1
摘要
在寻求量子优势用于金融工程的过程中，研究者面临一个关键困境：模拟旋转门固有 'sine-to-square' 偏差和误差放大，而数字算术电路（如 WeightedAdder）则产生不可接受的二次复杂度，超出 NISQ 能力。本研究引入数字扩散（Digital Spreading, DS），一个完全数字的量子计算框架，用于解决这一权衡。DS 通过利用修剪版 Cuccaro 波纹进位架构，避免高成本乘法并完全消除旋转门。该提议电路采用叠加量子态上的整数比较运算，将多量子位结果映射到单个目标量子位概率。基于随机漫步模型的实验表明，DS 实现了浮点精度，相对误差可低至 0.0001%，优于摩根大通基于旋转的 метод（1.43%）、ITRI 的模拟校准（1.43%）和数字校准方法（19.14%）。总体而言，DS 提供了一个紧凑、稳健且精确的量子加权平均计算框架。
引用
@article{arxiv.2604.05452,
title = {A Digital Spreading Framework for Quantum Expectation Computation Without Rotation Gates or Arithmetic Circuits},
author = {Yu-Ting Kao and Yeong-Jar Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.05452},
year = {2026}
}