第 9 课 · 量子傅里叶变换 · 模块二:算法主线

全课心脏:张量积形式

  • 主公式(大字居中):$\mathrm{QFT}_N|j_1j_2\cdots j_n\rangle = (|0\rangle + e^{2\pi i\cdot 0.j_1j_2\cdots j_n}|1\rangle)/\sqrt{2} \otimes (|0\rangle + e^{2\pi i\cdot 0.j_2\cdots j_n}|1\rangle)/\sqrt{2} \otimes \cdots \otimes (|0\rangle + e^{2\pi i\cdot 0.j_n}|1\rangle)/\sqrt{2}$
  • 符号说明小字表:$0.j_\ell j_{\ell+1}\cdots j_n = j_\ell/2 + j_{\ell+1}/4 + \cdots + j_n/2^{n-\ell+1}$(二进制小数);$N = 2^n$
  • 实例行(代入 $j = 110$,$N = 8$,教材练习 2 第 1 题):$0.110_2 = 3/4$,$0.10_2 = 1/2$,$0.0_2 = 0$ → 相位因子 $e^{2\pi i\cdot 3/4} = -i$、$e^{2\pi i\cdot 1/2} = e^{\pi i} = -1$、$e^0 = 1$ → $\mathrm{QFT}_8|110\rangle = (|0\rangle - i|1\rangle)/\sqrt{2} \otimes (|0\rangle - |1\rangle)/\sqrt{2} \otimes (|0\rangle + |1\rangle)/\sqrt{2}$
  • 结构解读行:第 1 个比特带全部 $n$ 位相位 $0.j_1\cdots j_n$,越往后用到的位越少,最后一个比特只剩 $0.j_n$;输出是乘积态
类型formula-card(本课主公式,允许占半版)