第 11 课 · Simon 算法与 Abel 隐藏子群——统一视角 · 模块二:算法主线

一张表看懂三个算法

  • 对照表(三行五列,公式完整):

| 算法 | 群 G | 隐藏子群 H | 样本约束 | 经典后处理 |

| --- | --- | --- | --- | --- |

| Simon | $\mathbb{Z}_2^n$ | $\{0,s\}$ | $y\cdot s \equiv 0 \pmod{2}$ | $\mathbb{F}_2$ 高斯消元 |

| 周期查找 | $\mathbb{Z}_Q$($\mathbb{Z}$ 的截断,$Q \approx N^2 > r^2$) | $r\mathbb{Z}$(近似) | $\|k/Q - j/r\| \le 1/2Q$ | 连分数 |

| 离散对数 | $\mathbb{Z}_r^2$ | $\langle(-s,1)\rangle$ | $-su+v \equiv 0 \pmod{r}$ | 模 $r$ 求逆 / 联立同余 |

  • 演算卡(离散对数,教材 §7.3:$g=3$ 为 mod 7 原根、$r=6$,幂表 $3^1=3, 3^2=2, 3^3=6, 3^4=4, 3^5=5, 3^6=1$;$h=5=3^5$ → $s=5$;样本满足 $v \equiv 5u \pmod{6}$):
    • $(u,v)=(1,5)$:$u=1$ 可逆 → $s = v\cdot u^{-1} = 5\cdot 1 = 5$,直接命中
    • $(u,v)=(5,1)$:$5\cdot 5 = 25 \equiv 1 \pmod{6}$ → $u^{-1} = 5$ → $s = 1\cdot 5 = 5$ ✓
    • $(u,v)=(2,4)$:$2s \equiv 4 \pmod{6}$,约去 $\gcd(2,6)=2$ → $s \equiv 2 \pmod{3}$ → $s \in \{2,5\}$——单样本不定解,与上联立得 5
  • 边界卡(三条短行):承诺放宽(近似周期 / 只看高位)→ 傅里叶峰带噪声底,需稳健性分析(Hales–Hallgren);查询分离 $\ne$ 时间分离(需 oracle 高效相干实现,Shor 的模幂满足);非 Abel HSP(图同构、格)多数仍开放
类型integration(公式对照表 + 代入演算)