元の質問は素人の説明に関するものだった
ので、連続時間の進化に基づいて、おそらく理解しやすい(背景に依存する)わずかに異なるソリューションを提供します。(しかし、私はそれが素人に適しているふりをしません。)
すべての状態の均一な重ね合わせである初期状態から始めます
と我々は状態を見つけることを目指しています| X⟩
|ψ⟩=12n−−√∑y∈{0,1}n|y⟩
|x⟩正解として認識することができる(これは一般化することができるが、そのような状態が正確にあると仮定して)。これを行うには、ハミルトニアン
Groverの検索の本当に美しい機能は、この時点で、数学を2つの状態の部分空間に減らすことができることです。
H=|x⟩⟨x|+|ψ⟩⟨ψ|.
、むしろすべての要求より
2 nは。これらの状態から正規直交基底を作成すると、説明が簡単になります。
{ | X ⟩、| ψ ⊥は⟩ }場所
| ψ ⊥ ⟩ = 1{|x⟩,|ψ⟩}2n{|x⟩,∣∣ψ⊥⟩}
この基礎を使用して、時間進化
e−iHt| ψは⟩のように書くことができ
、E-IT(I+2-NZ+√∣∣ψ⊥⟩=12n−1−−−−−√∑y∈{0,1}n:y≠x|y⟩.
e−iHt|ψ⟩
ここで
Xおよび
Zは標準パウリ行列です。これは
e−it(Icos(te−it(I+2−nZ+2n−1√2nX)⋅⎛⎝⎜12n√1−12n−−−−−√⎞⎠⎟,
XZ
したがって、時間
t=πの間進化する場合
e−it(Icos(t2n/2)−i12n/2sin(t2n/2)(Z+X2n−1−−−−−√))⎛⎝⎜12n√1−12n−−−−−√⎞⎠⎟.
、グローバルフェーズを無視すると、最終状態は
1t=π22n/2
つまり、確率1で状態を取得します
| X⟩私たちが探していたという。グローバーの検索の通常の回路ベースの説明は、実際にはこの連続時間の進化が個別のステップに分割されているだけですが、通常、結果に非常に近い確率で正確に確率1を取得できないというわずかな欠点があります。
12n/2(Z+X2n−1−−−−−√)⎛⎝⎜12n√1−12n−−−−−√⎞⎠⎟=(12n−2n−1√2n)+(1−12n2n−1√2n)=(10).
|x⟩
H~=5HH~2n/22n/2k1/k
|x⟩|y⟩