难以理解阿贝尔隐藏子组问题的量子算法


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我很难理解AHSP算法的最后步骤。令G为阿贝尔群,F为隐藏子群的函数H。让G代表双组G

这是算法的步骤

  1. 首先准备状态

    一世=1个|G|GG|G|0

  2. 然后应用量子预言,其评价F一世,我们得到

    一世=GG|G|FG

  3. 现在衡量的第二个量子比特一世,我们得到

    一世=1个|H|ΣGH|[RH|F[RH

    对于一些[RG

  4. 现在我们将量子傅立叶变换应用于第一个量子位,我们得到

    一世=1个|H|χH|χ

    其中H={χGχH=1个HH}

从现在的状态我们怎么能拿到小组第一的发电机^ h一世H


我强烈建议您阅读关于AHSP的Andrew Childs的讲义。可在math.uwaterloo.ca/~amchilds/teaching/w13/qic823.html中
Robin Kothari

Answers:


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这种经典的后处理利用了Abelian群的一些非平凡的群理论特性。我写了一篇关于这种经典算法如何在这里工作的教学解释[1];其他的良好来源,了解是[ 234 ]。

因此,以标准为基础在算法末尾进行测量,将使您随机均匀地获得元素。不难确定集合H 是字符组G 的(有限阿贝尔)子组;因此,在对O log | G |测量进行四舍五入后,获得了H 的生成集,其概率指数接近于1。HHGØ日志|G|H

技术性最强的部分是如何重建给予了发电机组的^ h *。让我们从现在开始关注这个问题。为此,我们需要一些性格理论的基础。HH


品格理论

首先,请记住,当是有限交换,字符组成一组同构ģ并且它们可被写为 χ ħ = EXP 2 π 中号Σ= 1ħ GG 标签的字符χ是的元件ģ。地图→交通χ定义之间的同构ģ*G ^,这样我们就可以识别这两个群体。

χGH=经验值2π一世一世=1个G一世H一世d一世
GχGGGχGGG

现在,鉴于,设定^ h *您介绍的就是卡莱的正交子群^ h或者,根据来源,在上的化子^ h。该子组具有一些重要的数学属性:HHHH

  1. 首先,也是G的子组;HG

  2. 这是,在这个意义上,如果我们考虑双化子群^ h * *,这个群是同构的 ^ h:即^ h ^ h * *。这保证了解的方程系统χ ħ = 1 HHHHH 恰恰是群的元素 ^ h是你想要的。

    χGH=1个 每个 GH
    H

组上的线性方程

现在,我们可以使用的一个主要观察结果如下(本部分我将遵循 [1]):以前的方程组可以重写为“ 有限Abelian组上的线性方程组 ”。这样,我的意思是输入到有限的Abelian组Y;元素b ÿ ; 一个群同态α X Y并且任务是找到方程α x = b的解您可以证明任何同态都可以写成矩阵AXÿbÿαXÿ

αX=b
一种,以使上述问题可以重新表示为 ,其中我们假设Y=Zd 1 ××Zd m
一种X=一种1个1个一种21个一种ñ1个一种1个2一种22一种ñ2一种1个一种2一种ñX1个X2Xñ=b1个b2bd1个d2d=b
ÿ=žd1个×מd

X0+克尔αX0克尔ααX克尔α 以几乎对角线的形式重写系统(一些其他中间步骤是必需的,但是这应该给您直观的印象)。

HΩX=0ΩΩ


2

一世χG

ññGķG

HHķ

ñ

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