第 19 课 · 前沿应用——GQSP-QETU、LCHS 与薛定谔化 · 模块三:现代算法体系

回顾:标准 QSP 的三根紧箍咒

  • 命题框(QSP 可达集的三项约束):(a) 目标多项式 $P$ 的奇偶性必须与层数 $d$ 相同;(b) 信号 $x$ 须装入块编码 $(\alpha, a, 0)$(要求 $\lVert A\rVert \le \alpha$);(c) 线路固定为单辅助比特上 $S(\phi) = e^{i\phi Z}$ 与 $W(x)$ 交替
  • 推导步骤("$\alpha$ 近乎翻倍"的代价链,逐行):
    1. 无确定奇偶的目标:哈密顿量模拟 $e^{-i\tau x}$、截断求逆 $1/x$——既非奇也非偶
    2. 欧拉拆分:$e^{-i\tau x} = \cos(\tau x) - i\cdot\sin(\tau x)$;cos 支为偶函数、sin 支为奇函数
    3. 两支分别实现再 LCU 合并:合并块编码的归一化常数等于两支常数之和 $\lambda = \alpha_1 + \alpha_2 \approx 2\alpha$
    4. 查询复杂度随 $\alpha$ 线性增长($\propto \alpha\cdot d$)→ 从 $\alpha\cdot d$ 升到 $2\alpha\cdot d$,代价近乎翻倍
  • 结果框:三个变体各拆一根——QETU 主拆 (b) 块编码依赖;QPP 主拆 (c) 单比特刚性;GQSP 同时拆 (a)+(c)
类型definition-derivation