푸리에 샘플링은 실제로 어떻게 작동하며 패리티 문제를 해결합니까?


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저는 Umesh Vazirani 교수의 푸리에 샘플링 비디오 강의의 1 부 와 2 부에 관해 쓰고 있습니다.

부분적으로 그들은 다음으로 시작합니다.

하다 마드 변환에서 :

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

| U⟩=| u1. . . UN⟩→Σ{0,1}, N(-1)U. 엑스

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

푸리에 샘플링에서 :

|ψ⟩=∑{0,1}nαx|x⟩→∑xαx^|x⟩=|ψ^⟩

언제 우리가 볼 측정 X를 확률 | ^ α x | 2 .|ψ^⟩x|αx^|2

2 부 :

패리티 문제 :

우리는 함수를 블랙 박스로 제공합니다. 우리는 f ( x ) = u 라는 것을 알고 있습니다. X (즉, u를 1 X 1 + U 2 X 2 + . . . + U N X N ( 모드 2 ) )에 대해 일부가 숨겨져 U를 ∈ { 0 , 1 } Nf:{0,1}n→{0,1}f(x)=u.xu1x1+u2x2+...+unxn(mod 2)u∈{0,1}n. 우리는 어떻게 파악 않는 하는 몇 가지 질의로와 f를 가능한 한?uf

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

그들은 가능한 최소한의 단계로 를 알아 내기 위해 2 단계 절차를 따라야한다고 말합니다 .u

  • 중첩 설정 12n/2∑x(−1)f(x)|x⟩

  • 푸리에 샘플 를 구합니다 .u

내가 잃어버린 곳입니다. 나는 그들이 "중첩을 설정한다"는 것이 무엇을 의미하는지 이해하지 못한다. 왜 해야합니까? 그리고 푸리에 샘플링 (설명 된 바와 같이)은 를 결정하는 데 어떻게 도움이 됩니까?u

그들은 다음과 같이 양자 게이트를 추가로 구축합니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

|0⟩|−⟩−⊕f(0...0)⊕

답변:


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|0⟩⊗n|−⟩H⊗n⊗I

(∑x={0,1}n12n/2|x⟩)|−⟩=12n/2(|0⟩+|1⟩)⊗n|−⟩.
Uf
Uf(∑x={0,1}n12n/2|x⟩)|−⟩=∑x={0,1}n12n/2|x⟩|−⊕f(x)⟩.

⊕

(∑x={0,1}n12n/2(−1)f(x)|x⟩)|−⟩.
Uf|x⟩(|0⟩−|1⟩)=|x⟩|f(x)⟩−|1⊕f(x)⟩=(−1)f(x)|x⟩(|0⟩−|1⟩)

xx=∏ixi

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

H⊗n|x⟩=12n/2∑y∈{0,1}n(−1)x.y|y⟩.

이것은 로 최종 상태를 제공합니다

12n(∑x,y={0,1}n(−1)f(x)⊕x.y|y⟩)|−⟩.

f(x)=u.x=x.u(−1)f(x)⊕x.y=(−1)x.(u⊕y)x∑x(−1)x.(u⊕y)=0,∀u⊕y≠0u⊕y=0u=y|u⟩|−⟩u

|+⟩⊗n|u⟩

요점은 중첩을 사용하여 고전적인 경우와 같이 각 큐빗을 개별적으로 확인하지 않고 동시에 모든 큐빗에 대해이를 수행 할 수 있다는 것입니다.

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