第 12 课 · Grover 搜索——几何、最优迭代与下界 · 模块二:算法主线

小结与作业(公式清单)

  • 本课公式清单(编号公式卡,一页收拢):
    1. $U_O = 2|x_0\rangle\langle x_0| - I$;$U_S = 2|s\rangle\langle s| - I$;$\langle x_0|s\rangle = 1/\sqrt{N}$
    2. $|s\rangle = \sin\theta\cdot|x_0\rangle + \cos\theta\cdot|x_0^\perp\rangle$,$\theta = \arcsin(1/\sqrt{N})$
    3. $G = \begin{bmatrix}-(1-2/N) & -2\sqrt{N-1}/N\\ 2\sqrt{N-1}/N & -(1-2/N)\end{bmatrix} = R(\pi-2\theta)$——每迭代推进 $2\theta$
    4. $P_T = \sin^2((2T+1)\theta)$
    5. $T = \pi/(4\theta) - 1/2 \approx (\pi/4)\sqrt{N}$,$P_T \ge 1 - 1/N$
    6. 辅助寄存器标准形式:$U|b\rangle|0\rangle = \sqrt{p}\cdot|x\rangle|0\rangle + \sqrt{1-p}\cdot|\mathrm{garbage}\rangle|1\rangle$——朴素重复 $O(1/p)$
    7. $Q = R(-2\omega)$,$\omega = \arcsin\sqrt{p}$;$n \approx \pi/(4\sqrt{p})$,成功率 $\ge 1-p$
  • 自查问题(三条折叠卡):$G$ 的四个矩阵元怎么逐列算出?$P_T$ 为何精确等于 $\sin^2((2T+1)\theta)$?迭代次数加倍为何掉回 $1/N$?
  • 作业卡:必做 练习 1 第 1 题($N = 8$:$\langle x_0|s\rangle = 1/\sqrt{8} \approx 0.354$、$\sqrt{7/8} \approx 0.935$ 分解演算)、练习 3 第 2 题($N = 4$ 矩阵元逐一算出)、练习 4 两题($N = 1024$ 的 $T$ 与迭代加倍);进阶 练习 7 第 2 题(关于平均翻转的逐振幅验证)、练习 8 第 1 题($p = 1/4$ 算 $Q$)——全部为数值演算题,"特别推荐"琥珀标记
类型summary-homework(公式清单 + 作业)