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

资源、时间线与挑战

  • 量子比特开销表(行=矩阵结构):s-稀疏 $L = O(ns)$、总比特 $O(n + \log s)$/泡利分解 $L$ 项、$n + O(\log L)$/稠密 $L = O(N)$、$O(2n)$/局部哈密顿量 $L = O(\mathrm{poly}(n))$、$O(n + \mathrm{poly}\cdot\log n)$
  • 门开销公式卡:$C_{U_A} = O(L\cdot n + \mathrm{poly}(\log L))$——$O(Ln)$ 来自 SELECT($L$ 个泡利串 $\times$ 每串 $O(n)$ 门),$\mathrm{poly}(\log L)$ 来自 PREP
  • 时间线(四节点):2016 Low & Chuang 块编码 + Qubitization → 2019 Gilyén 等 QSVT 统一框架 → 2022 FABLE 稠密矩阵快速近似块编码 → 2023 多项构造优化
  • 挑战卡(四条,附代价):PREP 对一般系数需 $O(L)$ 门、可能成瓶颈/SELECT 的 $L$ 个受控酉串行、深度 $O(L)$/辅助比特 $O(\log L)$ 对大 $L$ 偏高/旋转角需高精度、门误差累积
类型overview-table(资源表 + 时间线)