- 命题框:总门数 = 单次运行门数 × 重复次数——每个因子都有出处
- 推导/因子步骤:
1. 时钟比特 m = O(log(κ²/ε))——特征值须分辨到相对误差 ε
2. 单次运行:QPE 总演化时间 t·2^m = O(κ/ε)(取 t = 2π/λ_max、2^m = κ²/ε,用 λ_max/λ_min = κ)× 稀疏模拟单次代价 ⇒ Õ(s·κ/ε)(一阶乘积公式 Õ(s²·κ/ε))
3. 重复次数:O(κ²)(后选择)或 O(κ)(振幅放大)
4. 相乘:总门数 Õ(s·κ³/ε),振幅放大后 Õ(s·κ²/ε)
- 模拟推导卡(两行):切片恒等式 e^{iAt} = (e^{iAt/2^p})^{2^p};Trotter 拆分 A = Σ_k A_k(1-稀疏,König 边染色),单步误差 O(s²·‖A‖_max²·τ²),2^p 步累计 O(s²·‖A‖_max²·t²/2^p) ⇒ 需 2^p = O(s²·‖A‖_max²·t²/ε);Berry 2015 截断泰勒级数把 s² 降到 s
- 演算行:κ = 10、ε = 0.01 ⇒ 2^m = κ²/ε = 10⁴ ⇒ m = log₂(10⁴) ≈ 14 比特;总演化时间 t·(2^m − 1) = O(κ/ε) = 10³
- 结果框:N = 10⁶、s = O(1)、κ = O(1) 时,经典 O(10¹⁸) vs HHL poly(20) ≈ 8×10³ 门;文献常引原始 HHL 为 O(s²κ²·poly(log N)·poly(1/ε))