第 8 课 · 第一个量子算法——Deutsch-Jozsa 与 Bernstein-Vazirani · 模块二:算法主线

结果分析:量子干涉的力量

  • 命题框:$A(0\ldots 0) = (1/2^n)\cdot\sum_x (-1)^{f(x)}$
  • 推导步骤:
    1. 由来:$z=00\ldots 0$ $\Rightarrow$ $x\cdot z=0$ 对一切 $x$ 成立 $\Rightarrow$ 双重和中相位化为 $(-1)^{f(x)}$,只剩对 $x$ 的一重求和
    2. 常数 $f\equiv c$:$\sum_x (-1)^{f(x)} = 2^n\cdot(-1)^c$ → $A = (-1)^c = \pm 1$ → $P(0\ldots 0) = |A|^2 = 1$(完全相长干涉)
    3. 平衡:$+1$ 与 $-1$ 各 $2^{n-1}$ 项 → $\Sigma = 2^{n-1}-2^{n-1} = 0$ → $P(0\ldots 0) = 0$(完全相消干涉)
    4. 演算 $n=10$:平衡 $\Sigma = 512\cdot(+1)+512\cdot(-1) = 0$;常数 $\Sigma = 1024\cdot(+1)$ → $A = +1$
  • 结果框:判定规则——测得 $00\ldots 0$ $\Rightarrow$ 常数(概率 1);任何其他结果 $\Rightarrow$ 平衡(概率 1);1 次查询、零错误
类型definition-derivation