量子计算与量子信息之Grover算法的量子电路实现

Posted 2021-12-06 hhh江月

量子计算与量子信息之Grover算法的量子电路实现

文章目录

• • 量子计算与量子信息之Grover算法的量子电路实现
  • • 一、简介
    • 二、电路的逻辑示意图

即使你并没有完全掌握量子计算的基本内容，仍然可以看懂这一文章，此处并没有复杂的数学公式等操作，主要是借助这个算法帮助大家熟悉一下量子电路的搭建的流程以及方法，关于Grover算法的理论知识我们将在后续讲解到了Grover算法的时候在进行具体详细的解释与阐述。此处仅仅只是让大家体会一下量子算法以及量子电路的搭建而已。

一、简介

Grover算法是一种量子搜索算法，可以大大提高搜索的效率和速度。

Grover 查找算法用于在库中查找一个指定元素。该算法包括一个比较器和放大器。

主要的思路是：

对处于叠加态的一组量子比特进行如下操作：

• 1.用比较器翻转指定的状态；

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• 2.用放大器对所有状态进行处理，目的是放大指定状态的概率优势，此项操作的正式名称是「Grover 扩散」；

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• 3.循环执行 1 和 2 步 [公式] 次；

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• 4.对量子比特进行观测，得到一个确定状态即为解。

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如果您还希望了解更多内容的话，可以访问如下的网站：
http://intheworld.win/2019/05/18/%e9%87%8f%e5%ad%90%e8%ae%a1%e7%ae%97%e9%87%8f%e5%ad%90%e6%90%9c%e7%b4%a2grover%e7%ae%97%e6%b3%95/

二、电路的逻辑示意图

我们前面说了，这里主要是帮助大家更熟练的搭建量子电路，因此，不会涉及过多的数学计算，而且具体的理论知识我们会在后面的部分详细叙述的，因此，直接展示电路图，大家只需要知道这个算法最主要的部分是指定的状态的翻转以及Grover扩散就可以了。

或者是：

这里，我们为了简单期间，首先绘制三位的Grover搜索算法选择器：
（3位）

还是使用之前介绍的那个平台啦：
https://algassert.com/quirk

这就是一个三位的Grover量子搜索了啦。

可以参考如下所示的链接进行查看我链接的电路：

https://algassert.com/quirk#circuit={%22cols%22:[[%22H%22,%22H%22,%22H%22],[%22%E2%97%A6%22,%22%E2%80%A2%22,%22X%22],[%22H%22,%22H%22],[%22X%22,%22X%22],[%22Z%22,%22%E2%80%A2%22],[%22X%22,%22X%22],[%22H%22,%22H%22]],%22init%22:[0,0,1]}

也可以参考如下所示的视频进行连接电路：

三位量子搜索Grover算法的量子电路的搭建

（再次强调一下，这个只是搭建一下电路，后续理论方面我们会详细讲解具体的实现方法的。）

由于目前的知识的限制，我们不过多叙述到底这个电路的具体功能了啦。

这次的介绍就到这里，主要是说明一下这个Grover算法，然后再次搭建一个电路供大家参考了啦。

谢谢大家的阅读与支持了啦。