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

完整跑一遍:$N = 15$

  • 题面框:$N = 15$,随机选 $a = 7$,$\gcd(7, 15) = 1$
  • 代入过程(逐行:符号式 → 代数值 → 结果):
    1. 求阶:$7^1 = 7$;$7^2 = 49 \equiv 4$;$7^3 = 343 \equiv 13$;$7^4 = 2401 \equiv 1 \pmod{15}$ → $r = 4$
    2. 条件检验:$r = 4$ 为偶 ✓;$a^{r/2} = 7^2 \equiv 4 \not\equiv -1 \pmod{15}$ ✓
    3. 提取因子:$\gcd(4-1, 15) = \gcd(3, 15) = $3;$\gcd(4+1, 15) = \gcd(5, 15) = $5
    4. 验证行:$3 \times 5 = 15$ ✓
  • 复杂度公式卡:模幂 $O((\log N)^3)$ 量子门;QFT $O((\log N)^2)$;经典连分数 $O((\log N)^3)$;总体 **$O((\log N)^3)$**——对数域筛法亚指数复杂度的指数级加速
类型worked-example(全流程演算)