Как на самом деле работает выборка Фурье (и решает проблему четности)?


10

Я пишу в отношении части I и части II лекций с образцами видео Фурье профессора Умеша Вазирани.

В первой части они начинаются с:

В преобразовании Адамара:

введите описание изображения здесь

| у⟩=| ты1. , , уп⟩→Е{0,1}п(-1)у. Икс

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

В выборке Фурье:

|ψ⟩=∑{0,1}nαx|x⟩→∑xαx^|x⟩=|ψ^⟩

Когда измеряются мы видим е с вероятностью | ^ α x | 2 .|ψ^⟩x|αx^|2

В части II:

Проблема четности:

Нам дана функция в виде черного ящика. Мы знаем, что f ( x ) = u . х (т.е. у 1 х 1 + у 2 х 2 + . . . + у п х п ( по модулю 2 ) ) для некоторых скрытых U ∈ { 0 , 1 } пf:{0,1}n→{0,1}f(x)=u.xu1x1+u2x2+...+unxn(mod 2)u∈{0,1}n, Как мы можем выяснить как можно меньше запросов к f ?uf

введите описание изображения здесь

Они говорят , что мы должны следовать процедуре в два этапа для выяснения и в минимально возможное число шагов.u

  • Установите суперпозицию 12n/2∑x(−1)f(x)|x⟩

  • Образец Фурье для получения .u

Вот где я заблудился. Я не понимаю, что именно они имеют в виду под "установить суперпозицию ...". Почему мы должны это делать? И как Фурье выборки (как описано) помогают определить ?u

Кроме того, они строят квантовые ворота, как это:

введите описание изображения здесь

|0⟩|−⟩−⊕f(0...0)⊕

Ответы:


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)⟩.

⊕

(ΣИксзнак равно{0,1}N12N/2(-1)е(Икс)|Икс⟩)|-⟩,
Uе|Икс⟩(|0⟩-|1⟩)знак равно|Икс⟩|е(Икс)⟩-|1⊕е(Икс)⟩знак равно(-1)е(Икс)|Икс⟩(|0⟩-|1⟩)

ИксИксзнак равноΠяИкся

ЧАС|Икся⟩знак равно12(|0⟩+(-1)Икся|1⟩)знак равно12ΣYзнак равно{0,1}(-1)Икся,Y|Y⟩,

ЧАС⊗N|Икс⟩знак равно12N/2ΣY∈{0,1}N(-1)Икс,Y|Y⟩,

12N(ΣИкс,Yзнак равно{0,1}N(-1)е(Икс)⊕Икс,Y|Y⟩)|-⟩,

е(Икс)знак равноU,Иксзнак равноИкс,U(-1)е(Икс)⊕Икс,Yзнак равно(-1)Икс,(U⊕Y)ИксΣИкс(-1)Икс,(U⊕Y)знак равно0,∀U⊕Y≠0U⊕Yзнак равно0Uзнак равноY|U⟩|-⟩U

|+⟩⊗N|U⟩

Дело в том, что, используя суперпозицию, мы можем сделать это для всех кубитов одновременно, вместо того, чтобы индивидуально проверять каждый кубит, как в классическом случае.

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.