PDE III:谱方法与复杂度演进
- 公式卡 1(傅里叶基本征值):φ_k(x) = e^{ikx}/√(2π);⟨φ_j, φ_k⟩ = δ_jk(k ≠ j 时积分给 (e^{2πi(k−j)}−1)/(2πi(k−j)) = 0);φ_k″ = (ik)²·φ_k = −k²·φ_k
- 公式卡 2(谱解):热方程 d û_k/dt = −αk²·û_k;Poisson −Δu = g 逐项比对 → k²·û_k = ĝ_k → û_k = ĝ_k/k²(k ≠ 0)
- 推导行(k = 0 模式):0·û₀ = ĝ₀ ⇔ ∫g = 0(总电荷为零——相容性条件),此时 û₀ 任意(解可差常数)
- QFT 链路卡:QFT(O(n²) 门)→ 对角预言机 diag(1/k²) 或 diag(e^{−αk²t}) → 逆 QFT;整条链路不含 κ;代价:仅限周期边界、谱精度要求解光滑
- 演进时间线(青色节点 + 年份刻度):2014 O(poly(n)·T²/ε) → 2020 高阶积分 O(poly(n)·T^{1+o(1)}) → 2022 Schrödingerization O(poly(n)·T)(打破 Hermitian 限制)→ 2023 LCHS O(T·polylog(T/ε)) + Carleman 进军非线性 → 2024 统一框架
- 结果框:量子优势明确(d ≥ 3 高维、长时间、多查询批量)vs 不明确(低维、强非线性、输出问题)
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