Відповідаючи на ваше перше запитання, я писав собі певні записки деякий час тому про своє розуміння того, як це працювало. Позначення, мабуть, дещо інше (я намагався привести його більше у відповідність, але біти легко пропустити), але намагається пояснити цей вибір стану . Також здається, що деякі фактори плавають місцями.|Ψ0⟩12
Коли ми вперше вивчаємо оцінку фази, ми зазвичай думаємо про це стосовно використання в якомусь конкретному алгоритмі, наприклад алгоритмі Шор. Це має конкретну мету: отримати найкраще бітове наближення до власного значення. Ви або робите, або ні, і опис оцінки фази спеціально налаштований, щоб дати якомога більшу ймовірність успіху.t
У HHL ми намагаємося створити деякий стан
де , використовуючи оцінку фаз. Точність наближення цього набагато критичніше залежатиме від точної оцінки власних значень, близьких до 0, а не тих, які далекі від 0. Очевидним кроком є спроба змінити протокол оцінки фази так, щоб ніж для використання «бункерів» фіксованої ширини для наближення фаз ( і - кількість кубітів у регістрі оцінки фаз), ми можемо скоріше вказати набір для
|ϕ⟩=∑jβjλj|λj⟩,
|b⟩=∑jβj|λj⟩2π/Te−iAtT=2ttϕyy∈{0,1}t щоб виступати центром кожного контейнера, щоб ми могли значно збільшити точність, близьку до 0 фази. Більш загально, ви можете вказати компромісну функцію для того, наскільки терпими ви можете бути до помилок як функції фази . Точний характер цієї функції потім може бути налаштований на дану програму, та конкретну оцінку, яку ви використаєте для визначення успіху. Що стосується алгоритму Шора, то наша заслуга полягала в тому, що цей протокол бінінгу - ми були успішними, якщо відповідь була в правильному біні та невдала поза ним. Це не відбудеться в HHL, чий успіх більш обґрунтовано сприймається безперервним заходом, таким як вірність. Отже, для загального випадку ми позначимо функцію витрат
ϕC(ϕ,ϕ′)який визначає штраф за відповіді якщо справжня фаза - .
ϕ′ϕ
Нагадаємо, що стандартний протокол оцінки фази працював, створюючи вхідний стан, який був рівномірним суперпозицією всіх базових станів для . Цей стан було використано для керування послідовним застосуванням декількох воріт з контрольованим , за якими слідує зворотне перетворення Фур'є. Уявіть, що ми могли б замінити вхідний стан на якийсь інший стан
і тоді решта протоколу могла б працювати, як раніше. Зараз ми будемо ігнорувати питання про те, як важко створити новий стан , оскільки ми просто намагаємось передати основну концепцію. Починаючи з цього стану, використання керованого|x⟩x∈{0,1}tU
|Ψ0⟩=∑x∈{0,1}tαx|x⟩,
|Ψ0⟩Uворота (орієнтований на власний вектор власного значення ), створює стан
Застосування зворотного перетворення Фур’є дає
Ймовірність отримання відповіді (тобто ) -
тому очікуване значення функції вартості, припускаючи випадковий розподіл , становить
Uϕ∑x∈{0,1}tαxeiϕx|x⟩.
1T−−√∑x,y∈{0,1}teix(ϕ−2πyM)αx|y⟩.
yϕ′=2πy/T1T∣∣∣∣∑x∈{0,1}teix(ϕ−2πyT)αx∣∣∣∣2
ϕC¯=12πT∫2π0dϕ∑y∈{0,1}t∣∣∣∣∑x∈{0,1}teix(ϕ−2πyT)αx∣∣∣∣2C(ϕ,2πy/T),
і наше завдання - вибрати амплітуди які мінімізують це для будь-якої конкретної реалізації . Якщо ми зробимо спрощене припущення, що є лише функцією , то ми можемо зробити зміну змінної в інтеграції, щоб дати
Як ми зазначали, найбільш корисним заходом, ймовірно, буде мір вірності. Подумайте, у нас є стан
αxC(ϕ,ϕ′)C(ϕ,ϕ′)ϕ−ϕ′C¯=12π∫2π0dϕ∣∣∣∣∑x∈{0,1}teixϕαx∣∣∣∣2C(ϕ),
|+⟩і ми хочемо реалізувати унітарну , але натомість реалізуємо . Вірність вимірює, наскільки добре це досягає бажаного завдання,
тому беремо
оскільки в ідеальному випадку , тому помилка, яку ми хочемо мінімізувати, може сприйматися як . Це, безумовно, буде правильною функцією для оцінки будь-якого
Uϕ=|0⟩⟨0|+eiϕ|1⟩⟨1|Uϕ′=|0⟩⟨0|+eiϕ′|1⟩⟨1|F=∣∣⟨+|U†ϕ′U|+⟩∣∣2=cos2(ϕ−ϕ′2),
C(ϕ−ϕ′)=sin2(ϕ−ϕ′2),
F=11−FUt, але для більш загального завдання модифікації амплітуд, а не лише фаз, наслідки неточностей поширюються через протокол менш тривіально, тому важко довести оптимальність, хоча функція вже забезпечить певне поліпшення щодо рівномірного суперпозиції станів. Виходячи з цієї форми, у нас є
інтеграл над може виконуватися, тому ми хочемо мінімізувати функцію
Це можна коротко виразити як
C(ϕ−ϕ′)C¯=12π∫2π0dϕ∣∣∣∣∑x∈{0,1}teixϕαx∣∣∣∣2sin2(12ϕ),
ϕ12∑x,y=0T−1αxα⋆y(δx,y−12δx,y−1−12δx,y+1).
min⟨Ψ0|H|Ψ0⟩
де
Оптимальний вибір - мінімальний власний вектор матриці ,
і - мінімальне власне значення
Кардинально, при великому , ваги , як , а не , що ми отримали б від рівномірного зчеплення вибору
H=12∑x,y=0T−1(δx,y−12δx,y−1−12δx,y+1)|x⟩⟨y|.
|Ψ0⟩Hαx=2T+1−−−−−√sin((x+1)πT+1),
C¯C¯=12−12cos(πT+1).
TC¯1/T21/Tαx=1/T−−√. Це дає значну користь для аналізу помилок.
Якщо ви хочете отримати той самий як повідомлено у документі HHL, я вважаю, що ви повинні додати умови до гамільтоніана. Однак я не маю виправдання для цього, але це, мабуть, моя недоля.|Ψ0⟩−14(|0⟩⟨T−1|+|T−1⟩⟨0|)