Трудность в понимании квантового алгоритма для задачи об абелевой скрытой подгруппе


11

У меня есть трудности в понимании последних шагов алгоритма AHSP. Пусть абелева группа и е функция , которая скрывает подгруппу H . Пусть G * представляет двойную группу G .GfHGG

Вот шаги алгоритма

  1. Сначала подготовь государство,

    .I=1|G|gG|g|0

  2. Затем примените квантовый оракул, который оценивает на I , мы получаемfI

    .I=gG|g|f(g)

  3. Теперь измерим второй кубит , получимI

    I=(1|H|ΣgH|rh)|f(rh)

    для некоторого .rG

  4. Теперь мы применяем квантовое преобразование Фурье на первом кубите, получим

    ,Im=1|H|χH|χ

    где .H={χG:χ(h)=1,hH}

Теперь из состояния как мы можем получить генераторы группы H ?ImH


Я настоятельно рекомендую прочитать конспект лекций Эндрю Чайлдса по AHSP. Они доступны по адресу math.uwaterloo.ca/~amchilds/teaching/w13/qic823.html
Робин Котари

Ответы:


4

Эта классическая постобработка использует несколько нетривиальных групповых теоретических свойств абелевых групп. Я написал дидактическое объяснение того, как этот классический алгоритм работает здесь [1] ; другие хорошие источники для чтения [ 2 , 3 , 4 ].

HHGO(log|G|)H

HH


Теория персонажей

GG

χg(h)=exp(2πii=1mg(i)h(i)di).
gχgGgχgGG

HHHH

  1. HG

  2. HHHHH

    χg(h)=1, for every gH
    H

Линейные уравнения над группами

XYbYα:XY

α(x)=b
Aтаким образом, что вышеуказанная проблема может быть переформулирована как где мы предполагаем .
Ax=(a1(1)a2(1)an(1)a1(2)a2(2)an(2)a1(m)a2(m)an(m))(x(1)x(2)x(n))=(b(1)b(2)b(m))modd1modd2moddm=b
Y=Zd1××Zdm

Последнее ключевое наблюдение состоит в том, что существуют эффективные классические алгоритмы, позволяющие решить, допускают ли эти системы решения, подсчитать их и найти их (некоторые из них мы рассмотрели в [1] ). Множество решений всегда имеет вид , где - это конкретное решение, а - ядро (подгруппа ). Эти классические алгоритмы могут найти конкретное решение системы и вычислить порождающий набор . Эти классические алгоритмы решающим образом используют нормальные формы Смита.x0+kerαx0kerααXkerα переписать систему в почти диагональной форме (необходимы некоторые другие промежуточные шаги, но это должно дать вам интуитивную картину).

Система уравнений , что вы получите в вашем случае кодирует скрытую подгруппу . В частности, имеет вид для некоторого группового гомоморфизма . Ядро - это именно скрытая подгруппа. Конкретным решением в этом случае является 0, тривиальное.HΩx=0ΩΩ


2

После вашего шага 4 измерение в вычислительном базисе случайным образом даст нам один . χ G ImχG

Затем повторите все шаги , которые вы дали раз , чтобы получить список символов в двойственной группе . Этот список символов порождает подгруппу двойственной группы .n G K G nnGKG

Затем мы проверяем через (классический) все возможные подгруппы , чтобы найти тот , где является . H KHHK

Для фиксированного это не всегда уникальное совпадение, поэтому при вырождении мы просто выбираем наибольшее совпадение (так как тривиальная подгруппа будет соответствовать всем спискам символов).n

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.