Як насправді працює вибірка Фур’є (і вирішує проблему паритету)?


10

Я пишу стосовно частини I та частини ІІ відео-лекцій про Фур'є від професора Умеша Вазірані.

У частині I вони починаються з:

У трансформації Адамара:

введіть тут опис зображення

| у⟩=| u1. . . уп⟩→Е{0,1}п(-1)у. х

|0...0⟩→∑{0,1}n12n/2|x⟩
|u⟩=|u1...un⟩→∑{0,1}n(−1)u.x2n/2|x⟩(where u.x=u1x1+u2x2+...+unxn)

У вибірці Фур'є:

|ψ⟩=∑{0,1}nαx|x⟩→∑xαx^|x⟩=|ψ^⟩

Коли вимірюються ми бачимо е з ймовірністю | ^ α x | 2 .|ψ^⟩x|αx^|2

У частині II:

Проблема паритету:

Нам надається функція у вигляді чорного поля. Ми знаємо, що f ( x ) = u . х (тобто у 1 х 1 + у 2 х 2 + . . . + у п х п ( по модулю 2 ) ) для деяких прихованих . Як ми з'ясовуємо з найменшим кількістю запитів доf:{0,1}n→{0,1}f(x)=u.xu1x1+u2x2+...+unxn(mod 2) u fu∈{0,1}nuf як можливо?

введіть тут опис зображення

Вони кажуть, що нам потрібно дотримуватися двоетапної процедури для з'ясуванняu і в мінімально можливу кількість кроків.

  • 12n/2∑x(−1)f(x)|x⟩

  • u

u

Вони також будують квантові ворота на зразок цього:

введіть тут опис зображення

|0⟩|−⟩−⊕f(0...0)⊕

Відповіді:


7

|0⟩⊗n|−⟩H⊗n⊗I

(∑x={0,1}n12n/2|x⟩)|−⟩=12n/2(|0⟩+|1⟩)⊗n|−⟩.
Uf
Uf(∑x={0,1}n12n/2|x⟩)|−⟩=∑x={0,1}n12n/2|x⟩|−⊕f(x)⟩.

⊕

(∑x={0,1}n12n/2(−1)f(x)|x⟩)|−⟩.
Uf|x⟩(|0⟩−|1⟩)=|x⟩|f(x)⟩−|1⊕f(x)⟩=(−1)f(x)|x⟩(|0⟩−|1⟩)

xx=∏ixi

H|xi⟩=12(|0⟩+(−1)xi|1⟩)=12∑y={0,1}(−1)xi.y|y⟩.

H⊗n|x⟩=12n/2∑y∈{0,1}n(−1)x.y|y⟩.

12n(∑x,y={0,1}n(−1)f(x)⊕x.y|y⟩)|−⟩.

f(x)=u.x=x.u(−1)f(x)⊕x.y=(−1)x.(u⊕y)x∑x(−1)x.(u⊕y)=0,∀u⊕y≠0u⊕y=0u=y|u⟩|−⟩u

|+⟩⊗n|u⟩

Справа в тому, що, використовуючи суперпозицію, ми можемо зробити це всім кубітам одночасно, замість того, щоб індивідуально перевіряти кожен кубіт, як у класичному випадку.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.