五步流程与复杂度地图
- 命题框 + 推导(符号函数):Hermitian 时 σ_j = |λ_j|、|v_j⟩ = sign(λ_j)|E_j⟩;奇 P:P(|λ|)·sign(λ) = P(λ) → P^SV(A) = P(A);A⁻¹ = sign(A)·|A|⁻¹ → 奇多项式 P(x) ≈ 1/(κx) 即实现求逆
- 演算(教材练习 5.1):A = diag(3, −4) → σ = (3, 4),sign(A) = diag(1, −1);验证 sign(A)·|A| = diag(1×3, −1×4) = diag(3, −4) = A ✓
- 五步流程(编号节点,各带公式):① 逼近 max|f − P_d| ≤ ε_poly(切比雪夫截断 / Remez / 平滑过渡;e^{−iτx} 无奇偶性 → 拆偶部 cos τx 与奇部 −i·sin τx 两支)→ ② 相位求解(Haah O(d²))并平移 Φ₀ = Ψ₀−π/4、Φ_k = Ψ_k−π/2、Φ_d = Ψ_d−π/4 → ③ 块编码(取 α 使 σ_j/α ≤ 1)→ ④ 执行电路(信号 d 次,O(d·C_U))→ ⑤ 提取结果(输出仍是块编码;成功幅度 ‖P^SV(A)|b⟩‖,求逆约 1/κ 量级,不足用振幅放大补足)
- 复杂度公式卡(五行编号):A⁻¹:O(κ·log(κ/ε));e^{−iHt}:O(αt + log(1/ε));sign(A):O(κ·log(1/ε));Gibbs 态 e^{−βH/2}:O(βα + log(1/ε));Grover:O(√N)(峰形多项式还给固定点搜索)
- 最优性行:每次查询输出矩阵元次数至多 +1 → Ω(d) 查询下界,QSVT 的 d 次恰好达到;总误差 O(d·(ε+δ) + ε_poly)
类型流程 + 公式卡