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由于最初的问题是关于外行的描述,因此基于连续的时间,我提供了一个略有不同的解决方案,该解决方案也许更易于理解(取决于背景)演化。(但是,我不假装它适合外行。)
我们从初始状态开始,该状态是所有状态的统一叠加 ,我们的目标是找到可以被识别为正确答案的状态(假设可以存在一个这样的状态,尽管可以将其概括化)。为此,我们在哈密顿量的作用下及时发展 Grover搜索的真正美丽之处在于,此时,我们可以将数学简化为只有两个状态,而不需要全部。它更容易来形容,如果我们让这些国家,一个正交基哪里 | X⟩ħ=| X⟩⟨X| +| ψ⟩⟨ψ| 。{| X⟩,| ψ⟩}2Ñ{| X⟩,| ψ⊥⟩}| ψ⊥⟩=1
请注意以下几点:您可以重新定义,并使用进行演化,演化时间将缩短5倍。如果您想成为一个真正的激进分子,请用替换5 ,然后Grover的搜索将持续不断地进行!但是您不能随意执行此操作。任何给定的实验都将具有固定的最大耦合强度(即固定的乘数)。因此,不同的实验具有不同的运行时间,但是它们的缩放比例是相同的。就像说电路模型中的门成本是恒定的一样,而不是假设如果我们使用深度为的电路,则每个门可以在时间运行。
最优性证明实质上涉及显示,如果您更快地检测到一种可能的标记状态,它将使检测另一种标记状态速度变慢。由于该算法无论标记了哪种状态都应能很好地工作,因此此解决方案是最佳解决方案。
定义扩散算子的一种方法是1 ,其中是阶段oracle
这表明也可以写为,得到其中。
编写状态其中与正交(即得出。
这给出了2该扩散算子是关于反射
由于Grover算法的另一部分也是反射,它们结合起来将当前状态旋转为更接近“搜索”值。该角度随转数线性减小(直到它超过搜索值),从而使正确测量正确值的概率呈二次方增加。
Bennet等。等 表明这是最佳的。通过对NP问题采用经典解决方案,Grover算法可用于二次加速该问题。但是,语言表示长度保留函数(此处为oracle),则任何有界-错误基于oracle的量子图灵机在的时间内无法接受此语言。
这是通过使用 oracle没有逆号(因此语言中不包含)的一组预言来实现的。但是,根据定义,它包含在某些新语言。然后,在时间接受的机器和接受的另一台机器的概率之差小于,因此两种语言都不被接受,并且Grover的算法的确是渐近最优。3
扎尔卡后发现,Grover的算法正是最佳。
1在Grover算法中,负号可以四处移动,因此,负号的位置在某种程度上是任意的,不必在扩散算符的定义中
2或者,定义不带减号的扩散算子会给出关于的反映
4使用欧几里德距离,两次跟踪距离