- 引子(一句):非酉矩阵要"上电路",只有一条路——藏进更大的酉里。
- 推导行(为什么门必须酉):
1. 演化保范数:‖U|ψ⟩‖² = ⟨ψ|U†U|ψ⟩ = ⟨ψ|ψ⟩ = 1 ⇒ U†U = I——门必须是酉的
2. 演算(教材例子 A = 3I + 4X):特征值 3±4 = 7、−1,模 |7| ≠ 1 → 谱不在单位圆上,非酉;直接验证 A†A = 25I + 24X ≠ I
- 需求行(全都不酉,附公式):解方程要 A⁻¹/Gibbs 态要 e^{−βH}(非酉指数)/一般数据矩阵连方阵都不是
- 朴素方案三连败:直接当门(非酉,物理禁止)/先经典算 A 再酉化(O(N²) 资源)/QPE 提谱再重构(仅限可对角化且只要谱信息)
- 结果框:破局——构造 (m+n)-比特酉 U_A,使其左上块 = A/α:(⟨0|^{⊗m}⊗I) U_A (|0⟩^{⊗m}⊗I) = A/α