第 16 课 · 块编码——SELECT/PREPARE 与三种构造 · 模块三:现代算法体系

定义:左上块为 $A/\alpha$

  • 命题框(居中大字):$\lVert A - \alpha(\langle 0|^{\otimes m} \otimes I)U_A(|0\rangle^{\otimes m} \otimes I)\rVert \le \varepsilon$——$(\alpha, m, \varepsilon)$-块编码;$\alpha$ 归一化常数/$m$ 辅助比特数/$\varepsilon$ 近似误差
  • 推导步骤(记 $\tilde{A} = (\langle 0|^{\otimes m}\otimes I)U_A(|0\rangle^{\otimes m}\otimes I)$):
    1. 投影不放大范数:$\lVert\tilde{A}\rVert \le \lVert U_A\rVert = 1$(压缩映射)
    2. 三角不等式:$\lVert A\rVert = \lVert(A - \alpha\tilde{A}) + \alpha\tilde{A}\rVert \le \varepsilon + \alpha\cdot 1 = \alpha + \varepsilon$
    3. 演算($A = 3I + 4X$,LCU 将给出 $\alpha = \lambda = 7$、$\varepsilon = 0$):$\lVert A\rVert = \max(|7|, |-1|) = 7 \le 7 + 0$ ✓——恰好取等,$\alpha$ 已是最紧标价
    4. 推论:$\varepsilon = 0$ 时必有 $\alpha \ge \lVert A\rVert$——$\alpha$ 至少与谱范数同阶
  • 结果框:分块形式 $U_A = [[A/\alpha + O(\varepsilon), *],[*, *]]$,其余块 $*$ 无约束、只受整体酉性限制;非方阵先零填充 $\bar{A} = [[A, 0],[0, 0]]$ 再编码
类型definition-derivation