第 14 课 · Shor 因数分解——从 RSA 的根基到量子指数加速 · 模块二:算法主线

连分数:从测量值捞回 r

  • 命题框(Legendre 定理):$|\alpha - p/q| < 1/(2q^2) \Rightarrow$ 既约分数 $p/q$ 是 $\alpha$ 的渐近分数;由上页偏差 $< 1/(2r^2)$ → 既约分母 $r' = r/\gcd(c, r)$ 必出现在 $j/Q$ 的渐近分数列中
  • 演算一(测得 $j = 192$):
    1. 辗转相除:$256 = 1\times 192 + 64$;$192 = 3\times 64 + 0$ → $192/256 = [0; 1, 3]$
    2. 渐近分数阶梯:$0/1$ → $1/1$ → $3/4$;候选分母 $\{1, 4\}$
    3. 模幂验证:$7^1 = 7 \not\equiv 1$;$7^4 = 2401 \equiv 1 \pmod{15}$ ✓ → $r = 4$(此时 $c = 3$)
  • 演算二(测得 $j = 128$):$128/256 = [0; 2]$ → $1/2$ → 候选 $r' = 2$;验证 $7^2 = 49 \equiv 4 \not\equiv 1$ 失败 → 试 2 倍($2\times 2 = 4$):$7^4 \equiv 1$ ✓ → $r = 4$($\gcd(c, r) = 2$ 的情形)
  • 结果框:恢复流程 = 展开列候选(分母 $\le N$)→ 快速模幂验证取最小者 → 全败试小倍数 → 仍败或 $j = 0$($c = 0$ 无信息)重跑;展开代价 $O((\log N)^3)$
类型worked-example(演算页)