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持久 Betti 数的量子算法和拓扑数据分析

早川龙

京都大学汤河理论物理研究所,北京都,北kyo川大和町606-8502,日本

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抽象

拓扑数据分析(TDA)是数据分析的一个新兴领域。 TDA 的关键步骤是计算持久的 Betti 数字。 如果我们想从高维拓扑特征中学习,现有的 TDA 经典算法是有限的,因为高维单纯形的数量随着数据的大小呈指数增长。 在量子计算的背景下,先前已经表明存在一种有效的量子算法,即使在高维中也能估计 Betti 数。 然而,Betti 数不如持久 Betti 数通用,并且还没有可以估计任意维度的持久 Betti 数的量子算法。
本文展示了第一个可以估计任意维度的 ($normalized$) 持久 Betti 数的量子算法。 我们的算法对于诸如 Vietoris-Rips 复形的单纯复形是有效的,并且展示了比已知经典算法更高的指数加速。

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