量子物理
[提交于 2025年7月21日
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标题: 通过递归Oracle扩展的确定性量子搜索
标题: Deterministic Quantum Search via Recursive Oracle Expansion
摘要: 我们引入了一种新的确定性量子搜索算法,它为传统的概率搜索方法提供了一个实际的替代方案。 我们的方案消除了量子搜索的固有不确定性,而无需依赖任意相位旋转,这是其他确定性方法的一个关键限制。 该算法通过递归扩展基本预言机,使其将与目标具有相同前两位的所有状态标记出来,涵盖恰好四分之一的搜索空间。 这使得可以逐步减少叠加,直到能够确定地测量目标状态。 该算法以查询复杂度为$O(N^{\log_2(3)/2}) \approx O(N^{0.7925})$实现确定性成功,介于格罗弗的$O(\sqrt{N})$缩放和经典$O(N)$之间。 我们的方法仅依赖于两量子比特最近邻扩散算子,完全避免了全局扩散。 我们证明,尽管查询复杂度增加,但对于至少18个量子比特的搜索空间,这种设计将扩散所需的两量子比特门总数减少了数量级,而在量子比特连接有限的硬件上优势更大。 该方案的固有确定性、对简单最近邻低深度操作的依赖以及可扩展的递归结构,使其非常适合硬件实现。 此外,我们表明该算法自然支持部分数据库搜索,能够在不进行完整搜索的情况下确定性地识别选定的目标位,进一步拓宽其适用性。
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