量子计算机编程：从入门到实践

振幅放大

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101

及寻找全局极小值和局部极小值。

我们已经知道，

AA

原语由两部分组成：翻转和镜像。翻转部分对用于检查有效性的逻辑

进行编码，镜像部分则对所有应用程序保持不变。第

14

章将介绍

AA

原语的这一特性，

以及如何在翻转部分对传统子例程进行编码。

6.6

　

QPU

内部

组成每个

AA

迭代周期的

QPU

指令是如何完成任务的呢？与其尝试理解每个单独指令的

功能，不如建立对

AA

迭代效果的直观认识。接下来通过圆形表示法直观理解振幅放大。

直观理解

振幅放大有两个阶段：翻转和镜像。翻转子例程翻转标记值的相位，我们希望最终能从

QPU

中提取相位信息。

镜像子例程在整个

AA

原语中保持不变，它将相位差转换为强度差。不过，还有另一种理

解镜像的方式，即它使状态中的每个值都镜像为所有值的平均值。

除了解释将子例程命名为“镜像”的原因，这种理解方式还有助于逐步解释镜像过程。

假设镜像子例程有一个双量子比特输入状态，该状态是

|

0

⟩

态和

|

3

⟩

态的叠加态，如图

6-20

所示。

图 6-20：初始状态

从圆形表示法来看，镜像子例程执行以下步骤。

首先，求所有值（圆）的

平均值

。这可以通过对圆内各点的

x

值和

y

值进行数值平均来实

现

2

。在计算平均值时，应将零值（空心圆）作为

[0.000, 0.000]

包含在内，如图

6-21

和图

6-22

所示。

注

2

：

如果将

QPU

寄存器状态看作复向量以进行全面的数学描述，那么这相当于对组成复数的实部和虚部

进行平均。

102

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第

6

章

图 6-21：计算平均值

平均值

图 6-22：绘制平均值

其次，根据平均值翻转每个值。从圆形表示法来看，这就相当于反射，如图 ...