通过窗口辅助相干量子相位估计减少可观测量估计的量子资源
量子相位估计(QPE)程序即使在完美量子门和输入态的情况下也存在概率性失效。该现象源于有限规模量子寄存器无法精确捕获无限精度相位角的固有限制,其影响甚至超出合理舍入误差的预期范围。通过引入经典信号处理中的窗函数或锥化态对相位寄存器进行偏置,可部分缓解此效应。本文重点研究如何通过窗函数优化相干QPE子程序来提升整体算法精度,具体针对本征态反射实现中采用窗辅助相干QPE的观测量估计任务展开量子资源分析。研究显示,在改进的块编码技术辅助下,Toffoli门用量较现有技术降低超过两个数量级,这标志着分子观测量量子计算资源需求的显著下降。鉴于QPE作为少数量子基础模块之一被广泛嵌入各类算法,该研究还为理解窗函数如何降低复合算法误差提供了分析范式。
