量子计算机编程：从入门到实践

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第 6 章

振幅放大

第

5

章展示了如何利用叠加态构建算术运算和逻辑运算。但是，在使用

QPU

时，如果无

法确保能够读出解，那么即使能在叠加态下计算也没什么用。

本章将介绍一个

QPU

原语，它使我们能够操纵叠加态，以便可靠地读出解。像这样

的

QPU

原语有很多，每一个都适用于不同类型的问题。我们首先要探讨的是

振幅放大

（

amplitude amplification

）

1

。

6.1

　实践

：

在相位和强度之间相互转换

简单地说，振幅放大是一种工具，可用于相互转换

QPU

寄存器中无法访问的相位差和可

读的强度差。作为

QPU

工具，它简单、优雅、强大、非常有用。

既然振幅放大能够将相位差转换成强度差，你可能认为“强度放大”是更好

的名称。不过，“振幅放大”在文献中更为常见。

假设有一个四量子比特寄存器，它处于图

6-1

所示的

3

个量子态中的某一个状态，但我们

不知道具体是状态

A

、状态

B

，还是状态

C

。

注

1

：

在本书中，“振幅放大”这个术语的用法与学术文献中的略有不同。第

14

章会介绍具体的区别。

90

｜

第

6

章

图 6-1：每个状态都有一个相位翻转的值

A

、

B

、

C

这

3

个状态明显不同，这是因为每个状态都有不同的值存在相位翻转。我们称这

种值为

标记值

（

marked value

）。但是，由于寄存器中的所有值都具有相同的强度，因此读

取处于任何一个状态的 ...