Уникальная формула и алгоритм в квантовых вычислениях. Открытие новой парадигмы

ИВВ

В данной книге исследуется мною разработанная формула, основа уникального и универсального алгоритма в квантовых вычислениях. Разбираются основы квантовых вычислений, подробно описывается формула и ее применение, и проводится иллюстрация примеров на реальных системах. Также рассматривается расчет параметров формулы и создание алгоритмов на ее основе. Книга представляет интерес для исследователей и разработчиков в области квантовых вычислений и его применений.

Определение переменных

Определение переменных в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $

В формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $ используются следующие переменные:

1. $\boldsymbol {x} $ — входные данные:

— $\boldsymbol {x} $ представляет собой вектор, содержащий набор битовых значений.

— Каждый бит вектора $\boldsymbol {x} $ соответствует состоянию одного кубита в системе.

— Набор входных данных $\boldsymbol {x} $ может быть использован для итеративного выполнения формулы и обработки данных в квантовом алгоритме.

2. $\boldsymbol {\theta} $ — набор параметров для вращения кубитов:

— $\boldsymbol {\theta} $ также представляет собой вектор, содержащий набор параметров.

— Каждый параметр $\theta_i$ вектора $\boldsymbol {\theta} $ определяет угол вращения соответствующего кубита в системе.

— Эти параметры могут регулировать влияние каждого кубита на результат формулы $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $ и позволять тонкую настройку квантового состояния системы.

3. $\boldsymbol {p} $ — заданный набор параметров для вращения кубитов:

— $\boldsymbol {p} $ представляет собой также вектор, содержащий заданный набор параметров.

— Как и вектор $\boldsymbol {\theta} $, каждый параметр $p_i$ вектора $\boldsymbol {p} $ определяет угол вращения соответствующего кубита в системе.

— Этот заданный набор параметров $\boldsymbol {p} $ используется в операции сложения по модулю 2 $ (\boldsymbol {x} + \boldsymbol {p}) \bmod 2$.

4. $n$ — количество кубитов в системе:

— $n$ представляет собой число кубитов, на которых применяется формула $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $.

— Количество кубитов влияет на размерность входных данных $\boldsymbol {x} $, наборов параметров $\boldsymbol {\theta} $ и $\boldsymbol {p} $, а также на размерность состояния системы кубитов.

Определенные выше переменные $\boldsymbol {x} $, $\boldsymbol {\theta} $, $\boldsymbol {p} $ и $n$ играют важную роль в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $, определяя входные данные, параметры вращения кубитов и размерность системы кубитов.

Определение переменной $\boldsymbol {x} $

Определение переменной $\boldsymbol {x} $ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $:

В формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $, переменная $\boldsymbol {x} $ представляет собой входные данные для операции. Она представляет собой вектор, содержащий набор битовых значений, где каждый бит соответствует состоянию одного кубита в системе.

Подобно классической битовой последовательности, элементы вектора $\boldsymbol {x} $ могут принимать значения 0 или 1. Величина и размер вектора $\boldsymbol {x} $ зависят от конкретного применения формулы и количества кубитов в системе.

Набор входных данных $\boldsymbol {x} $ является необходимым элементом формулы $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $, поскольку он определяет состояние исходных кубитов перед применением оператора Адамара и операции сложения по модулю 2.

Входные данные $\boldsymbol {x} $ могут быть представлены в виде двоичной последовательности или битовой строки, где каждый бит соответствует состоянию одного кубита в системе.

Пример:

Если у нас есть система из 3 кубитов, то вектор $\boldsymbol {x} $ будет иметь размер $n = 3$ и может быть представлен, например, следующей битовой строкой: $\boldsymbol {x} = 011$. Здесь первый бит равен 0, второй бит равен 1, а третий бит равен 1. Это означает, что первый кубит в системе находится в состоянии $ 0\rangle$, второй и третий кубиты находятся в состоянии $ 1\rangle$.

Использование переменной $\boldsymbol {x} $ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $ влияет на изменение состояния кубитов и результат операции. Результат формулы будет зависеть от конкретных значений и комбинации битов в векторе $\boldsymbol {x} $.

Определение переменной $\boldsymbol {\theta} $

Определение переменной $\boldsymbol {\theta} $ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $:

В формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $, переменная $\boldsymbol {\theta} $ представляет собой набор параметров для вращения кубитов в системе. Она также представляет собой вектор, содержащий набор углов $\theta_i$, где каждый угол соответствует вращению соответствующего кубита.

Число и размер углов вектора $\boldsymbol {\theta} $ зависит от конкретного применения и количества кубитов в системе. Каждый угол определяет угол вращения для соответствующего кубита в системе. Углы могут быть представлены в радианах или других удобных единицах измерения.

Набор параметров $\boldsymbol {\theta} $ используется для управления вращением кубитов в системе. Как каждый кубит в системе вращается в соответствии с соответствующим углом $\theta_i$ из вектора $\boldsymbol {\theta} $, это оказывает влияние на состояние каждого кубита и, следовательно, на общий результат операции формулы $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $.

Пример:

Предположим, у нас есть система из 2 кубитов. Тогда вектор $\boldsymbol {\theta} $ может иметь размер $n = 2$ и содержать углы вращения для каждого кубита: $\boldsymbol {\theta} = (\theta_1, \theta_2) $.

Например, $\boldsymbol {\theta} = \left (\frac {\pi} {2}, \frac {\pi} {4} \right) $. Здесь первый кубит поворачивается на угол $\frac {\pi} {2} $, а второй кубит поворачивается на угол $\frac {\pi} {4} $. Эти углы определяют вращение каждого кубита и влияют на итоговое состояние кубитов после применения формулы.

Параметры $\boldsymbol {\theta} $ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $ позволяют управлять поведением системы кубитов и настраивать их состояния в соответствии с конкретными потребностями и задачами. Значения и комбинации параметров $\boldsymbol {\theta} $ будут влиять на финальный результат операции формулы.

Определение переменной $\boldsymbol {p} $

Определение переменной $\boldsymbol {p} $ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $:

В формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $, переменная $\boldsymbol {p} $ представляет собой заданный набор параметров для вращения кубитов в системе. Она также представляет собой вектор, содержащий набор углов $p_i$, где каждый угол соответствует вращению соответствующего кубита.

Число и размер углов вектора $\boldsymbol {p} $ зависит от конкретного применения и количества кубитов в системе. Каждый угол определяет угол вращения для соответствующего кубита в системе. Углы могут быть представлены в радианах или других удобных единицах измерения.

Набор параметров $\boldsymbol {p} $ является фиксированным и предварительно заданным. В отличие от переменной $\boldsymbol {\theta} $, которая является настраиваемым набором параметров, $\boldsymbol {p} $ задает конкретные углы поворота для каждого кубита в системе.

Операция сложения по модулю 2 $ (\boldsymbol {x} + \boldsymbol {p}) \bmod 2$ выполняется побитово между входным вектором $\boldsymbol {x} $ и вектором $\boldsymbol {p} $. Результат этой операции используется для изменения состояния каждого кубита в системе посредством вращения соответствующего кубита на определенный угол, определенный вектором $\boldsymbol {p} $.

Пример:

Предположим, у нас есть система из 3 кубитов. Тогда вектор $\boldsymbol {p} $ может иметь размер $n = 3$ и содержать углы вращения для каждого кубита: $\boldsymbol {p} = (p_1, p_2, p_3) $.

Например, $\boldsymbol {p} = \left (\frac {\pi} {4}, \frac {\pi} {3}, \frac {\pi} {2} \right) $. Здесь первый кубит поворачивается на угол $\frac {\pi} {4} $, второй кубит поворачивается на угол $\frac {\pi} {3} $, а третий кубит поворачивается на угол $\frac {\pi} {2} $. Эти углы влияют на изменение состояния кубитов после применения операции сложения по модулю 2.

Переменная $\boldsymbol {p} $ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $ задает набор фиксированных параметров для вращения кубитов и влияет на изменение их состояний в процессе выполнения операции. Значения и комбинации параметров $\boldsymbol {p} $ могут быть использованы для достижения определенной функциональности или решения конкретных задач.

Определение переменной $n$

Определение переменной $n$ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $:

В формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $, переменная $n$ представляет собой количество кубитов в системе. Она определяет размерность и масштаб системы, на которую применяется операция.

Количество кубитов $n$ является целым числом и указывает на общее количество кубитов, на которых применяется формула $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $. Данное значение может различаться в разных квантовых системах, а его выбор зависит от требуемой конфигурации и функциональности квантовой системы.

Переменная $n$ оказывает влияние на различные аспекты формулы $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $, включая размерность входных данных $\boldsymbol {x} $, размерность наборов параметров $\boldsymbol {\theta} $ и $\boldsymbol {p} $, а также на размерность состояния системы кубитов.

Пример:

Если у нас есть система из 4 кубитов, то переменная $n$ будет равна 4. Это означает, что формула $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $ будет применяться к системе из 4 кубитов, и каждый кубит будет иметь свое состояние и вклад в общий результат.

Переменная $n$ в формуле $\mathcal {F} (\boldsymbol {x}, \boldsymbol {\theta}) $ определяет размер и характеристики системы кубитов, на которую применяется операция. Вводя переменную $n$, мы имеем возможность адаптировать формулу к разным системам с разными количествами кубитов и реализовывать различные квантовые алгоритмы и задачи.