- 命题框(两步图纸):① Fejér–Riesz 谱分解从 |P|² + (1−x²)|Q|² = 1 解出补多项式 Q(x = cos θ 代入化为三角多项式恒等式);② 逐层剥除 e^{2iΦ_d} = p_d/q_{d−1}——每层一次除法 + 一次 arctan,共 O(d) 层;整体 O(d²)(快速多项式乘法近线性);精确 arccos 变体把稳定上限推到 d ~ 10⁴
- 演算(d = 1、P(x) = x,手算剥层全过程):
1. 可行性方程定 Q:|x|² + (1−x²)·|Q|² = 1 ⇒ |Q|² = 1 ⇒ Q = 1(deg ≤ 0 ✓)
2. 矩阵展开:先乘 W(x)·S(Φ₁),再左乘 S(Φ₀) ⇒ [U_QSP]₀₀ = x·e^{i(Φ₀+Φ₁)}、Q = e^{i(Φ₀−Φ₁)}
3. 配平:Re⟨0|U_QSP|0⟩ = x·cos(Φ₀+Φ₁) = x ⇒ Φ₀ + Φ₁ = 0;Φ₀ − Φ₁ = 0 ⇒ Φ₀ = Φ₁ = 0
4. 剥层公式核对:e^{2iΦ₁} = p₁/q₀ = 1/1 = 1 ⇒ Φ₁ = 0 ✓(与步骤 3 一致)
- 对比表格(两栏五行):初值——需度数递增策略 / 免初值;复杂度——每次牛顿 O(d²)、共 O(log d) 级 / O(d²) 可加速;双精度稳定上限——d ~ 10³ / d ~ 10⁴;灵活性——可加正则化、软约束 / 只解标准问题;实现门槛——中(雅可比易错)/ 高(谱分解与剥层细节多)
- 结果框(建议条):d ≲ 500 用优化法(实现简单、可交叉验证),大规模或批量用确定性构造;同一 P 两法所得 Φ 重建的 ⟨0|U_QSP|0⟩ 曲线必须完全一致——互为验证器