Jak faktycznie działa próbkowanie Fouriera (i rozwiązuje problem parzystości)?


10

Piszę w odniesieniu do części I i części II wykładów wideo na temat próbkowania Fouriera prowadzonych przez profesora Umesh Vazirani.

W części I zaczynają się od:

W transformacji Hadamarda:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

| U=| U1. . . UnĎ{0,1}n(-1),u. x

|0...0{0,1}n12n/2|x
|u=|u1...un{0,1}n(1)u.x2n/2|x(where u.x=u1x1+u2x2+...+unxn)

W próbkowaniu Fouriera:

|ψ={0,1}nαx|xxαx^|x=|ψ^

Kiedy mierzy widzimy X z prawdopodobieństwem | ^ α x | 2 .|ψ^x|αx^|2

W części II:

Problem parzystości:

Otrzymujemy funkcję jako czarną skrzynkę. Wiemy, że f ( x ) = u . x (to znaczy u 1 x 1 + U 2 x 2 + . . . + U n x n ( mod 2 ) ) dla ukrytego u { 0 , 1 } nf:{0,1}n{0,1}f(x)=u.xu1x1+u2)x2)+...+unxn(mod 2)u{0,1}n. Jak wymyślimy z jak najmniejszą liczbą zapytań do f ?ufa

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Mówią, że musimy postępować zgodnie z dwuetapową procedurą, aby ustalić minimalną możliwą liczbę kroków.u

  • Ustaw superpozycję 12n/2x(1)f(x)|x

  • Fouriera próbki w celu uzyskania .u

Tu się zgubiłem. Nie rozumiem, co dokładnie rozumieją przez „skonfigurowanie superpozycji…”. Dlaczego powinniśmy to zrobić? I w jaki sposób próbkowanie Fouriera (jak opisano) pomaga określić ?u

Budują dalej bramę kwantową w ten sposób:

wprowadź opis zdjęcia tutaj

|0|f(0...0)

Odpowiedzi:


7

|0n|-H.nja

(x={0,1}n12)n/2)|x)|-=12)n/2)(|0+|1)n|-.
Ufa
Ufa(x={0,1}n12)n/2)|x)|-=x={0,1}n12)n/2)|x|-fa(x).

(x={0,1}n12)n/2)(-1)fa(x)|x)|-.
Ufa|x(|0-|1)=|x|fa(x)-|1fa(x)=(-1)fa(x)|x(|0-|1)

xx=jaxja

H|xi=12(|0+(1)xi|1)=12y={0,1}(1)xi.y|y.

This gives the property

Hn|x=12n/2y{0,1}n(1)x.y|y.

This gives the final state as

12n(x,y={0,1}n(1)f(x)x.y|y)|.

We know that f(x)=u.x=x.u, giving (1)f(x)x.y=(1)x.(uy). Summing over the x terms gives that x(1)x.(uy)=0,uy0. This means that we're left with the term for uy=0, which means that u=y, giving the output as |u|, which is measured to obtain u.

Jeśli chodzi o to, dlaczego chcemy ustawić superpozycję : tutaj pojawia się moc obliczeń kwantowych - w mniej matematycznych kategoriach zastosowanie transformacji Hadamarda powoduje obrót stanów kubitów, aby dostać się do stanu|+n. Następnie obracasz każdy kubit w tym stanie superpozycji za pomocą operacji równoważnej XOR (w tej nowej podstawie), dzięki czemu przy ponownym przeprowadzaniu transformacji Hadamarda teraz po prostu wracasz do stanu|u. Innym sposobem patrzenia na to jest uznanie go za odbicie lub odwrócenie, które pozwala osiągnąć ten sam rezultat.

Chodzi o to, że za pomocą superpozycji możemy to zrobić dla wszystkich kubitów jednocześnie, zamiast konieczności indywidualnego sprawdzania każdego kubitów, jak w przypadku klasycznym.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.