第一段:受控幂级联与相位回踢

1. 控制位 0 → 不作用;控制位 1 → U|u⟩ = e^{2πiφ/N}|u⟩——本征相位被"踢"到 |1⟩ 分量上

2. 第 j 位控制 U^{2^j}:贡献相位 e^{(2πiφ/N)·2^j·z_j}

3. 逐位相乘(n = 3 例):e^{(2πiφ/N)z₀}·e^{(2πiφ/N)2z₁}·e^{(2πiφ/N)4z₂}

4. 二进制展开合并指数:2⁰z₀ + 2¹z₁ + ⋯ + 2^{n−1}z_{n−1} = z

5. 终态(记 ω = e^{2πi/N}):(1/√N)Σ_{z=0}^{N−1} ω^{φz}|z⟩ ⊗ |u⟩

类型definition-derivation