第 15 课 · Shor 离散对数与 Trotter 哈密顿模拟 · 模块三:现代算法体系

成功概率、CRT 与 $p = 13$ 实例

  • 题面:$p = 13$、$g = 2$、$h = 11$、$x = 7$(隐藏)、$n = 12$;量子部分输出满足 $7c \equiv d \pmod{12}$ 的均匀随机对 $(c,d)$——求单次成功率与失败后的处理
  • 演算步骤:
    1. 成功率:$\phi(12)/12 = (1-1/2)(1-1/3) = (1/2)\cdot(2/3) = 1/3$;可逆的 $c \in \{1, 5, 7, 11\}$
    2. 命中演算 $(c,d) = (5,11)$:$5^{-1} \equiv 5$($5\times 5 = 25 \equiv 1 \bmod 12$)→ $x \equiv 5\times 11 = 55 \equiv 7$ ✓;验证 $2^7 = 128 \equiv 11 \pmod{13}$ ✓
    3. 未命中演算 $(c,d) = (2,2)$:$g_0 = \gcd(2,12) = 2$;由 $n \mid d-xc$ 与 $g_0 \mid n$、$g_0 \mid c$ 可证 $g_0 \mid d$ → 同除得 $x \equiv 1 \pmod{6}$,候选 $\{1, 7\}$,再测一次即定
    4. 合并:多次测得 $x$ 模各 $n'$ 的信息 → 中国剩余定理(CRT)拼回 $x \bmod 12$
  • 结果框(大字):一次命中概率 $1/3$;不可逆结果也榨出模 $n'$ 的信息——期望 $O(1)$ 次测量恢复 $x$
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