量子算法讲义

本笔记从第1章开始,回顾线性代数和量子力学基本原理,进而阐释单量子比特门与多量子比特门。第2章探讨如何从初始态构建任意量子态的挑战,并介绍构建预言机(oracle)的电路设计。第3章呈现量子纠缠构建、量子隐形传态、Deutsch-Jozsa、Bernstein-Vazirani和Simon算法等基础算法。第4、5章涵盖基于量子傅里叶变换的算法,包括相位估计、周期寻找、因数分解与对数计算,附有复杂度分析及可直接编码实现的详细量子电路图。第6章介绍Grover量子搜索算法与振幅放大技术,涉及哈密顿量模拟实现方法及去随机化处理。第7章论述哈密顿量模拟的基础技术,如Lie-Trotter分解、稀疏哈密顿量处理及酉算子线性组合,并提供以泡利算子线性组合表示的哈密顿量模拟电路实例。第8章引入变分量子算法,第9章则重点阐述费米子多粒子系统(特别是分子哈密顿量)的模拟算法,详述将分子哈密顿量映射至量子计算机可模拟形式的关键转换步骤。

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