第 30 课 · Capstone 答辩课——知识地图、评分表与下一程 · Capstone

模块二回顾:算法主线(第 8–14 课)

  • 主信息:并行不够,干涉才是算法
  • 四条主线(各带公式):
    • 入门:Deutsch-Jozsa 1 次查询 vs 经典最坏 $2^{n-1} + 1$ 次;Bernstein-Vazirani 一次读出内积 $s = a \cdot x \bmod 2$
    • 傅里叶主线:QFT $|x\rangle \mapsto (1/\sqrt{Q}) \sum e^{2\pi i xy/Q}|y\rangle$,$O(n^2)$ 门;QPE 精度 $\epsilon = 1/N$、最近整数成功概率 $\ge 4/\pi^2 \approx 0.405$;Simon $O(n)$ 次查询 vs 经典 $2^{n/2}$,$n-1$ 个样本线性无关概率 $\prod(1 - 2^{-j}) \approx 0.289$(常数)
    • 搜索主线:$P_T = \sin^2((2T+1)\theta)$,$\theta = \arcsin(1/\sqrt{N})$;振幅放大 $O(1/\sqrt{p})$;振幅估计 $p = \sin^2(\theta/2)$
    • 收官:Shor 求阶 $r$ → $\gcd(a^{r/2} \pm 1, N)$;$Q \ge N^2$ 保证连分数恢复
  • 演算卡 1(Grover,教材练习 4 数值):$N = 1024$ → $T = \lfloor \pi/4 \cdot \sqrt{N} \rfloor = \lfloor \pi/4 \cdot 32 \rfloor = 25$ 次迭代;成功概率 $\ge 1 - 1/1024 \approx 99.9\%$;经典 $\Theta(N) = 1024$ 次
  • 演算卡 2(Shor,教材 §分解 N=15):$a = 7$:$7^1 = 7$,$7^2 = 49 \equiv 4$,$7^3 \equiv 13$,$7^4 \equiv 1 \pmod{15}$ → $r = 4$(偶);$7^2 \equiv 4 \not\equiv -1$;$\gcd(4-1, 15) = 3$,$\gcd(4+1, 15) = 5$ → **$15 = 3 \times 5$**
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