因式分解的真正代价:Shor算法中魔法与数论复杂性的关联

量子算法执行成本通常通过渐近门数量和量子比特寄存器规模来衡量,但这些指标并不能直接反映计算成功所需真正量子资源的具体种类和数量。尽管这些信息论需求在建立量子优势中具有直接作用,但对量子计算协议中此类需求的系统量化仍是一个极具挑战性的开放问题。为填补这一空白,该团队研究了标志性的肖尔因式分解算法中非稳定化子(或称为“魔力”)这一关键资源的生成过程,揭示了内在量子复杂度与底层数论问题计算难度之间的深刻关联。通过建立显式解析理论,该团队论证了魔力在算法成功执行中的基础性作用,并证明肖尔算法在实际相关场景中最大程度地利用了该量子资源。该团队的发现为经典算法难度与量子硬件求解所需非稳定化子代价之间建立了简洁的概念联系,以自然契合容错量子计算实际瓶颈的资源型度量补充了标准电路成本分析。

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提交arXiv: 2026-05-06 18:16

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