量子计算中的线性代数工具

量子计算中的线性代数工具

给定一个 n n n 维 ket 的集合 { ∣ b 1 ⟩ , ∣ b 2 ⟩ , ⋅ ⋅ ⋅ , ∣ b n ⟩ } \{|b_1\rangle, |b_2\rangle, ···, |b_n\rangle\} {∣b1⟩,∣b2⟩,⋅⋅⋅,∣bn⟩}, 检验它是否构成一组标准正交基

解决办法:

首先构建 A = ∣ b 1 ⟩ ∣ b 2 ⟩ ⋅ ⋅ ⋅ ∣ b n ⟩ A=\|b_1\\rangle \|b_2\\rangle ··· \|b_n\\rangle A=∣b1⟩∣b2⟩⋅⋅⋅∣bn⟩ , 然后计算 A T A A^TA ATA.

如果结果是单位矩阵, 他就是一组标准正交基, 否则不是.

给定一组标准正交基 { ∣ b 1 ⟩ , ∣ b 2 ⟩ , ⋅ ⋅ ⋅ , ∣ b n ⟩ } \{|b_1\rangle, |b_2\rangle, ···, |b_n\rangle\} {∣b1⟩,∣b2⟩,⋅⋅⋅,∣bn⟩} 和一个 ket ∣ v ⟩ |v\rangle ∣v⟩, 将这个ket表示成基向量的线性组合, 也就是说解方程 ∣ v ⟩ = x 1 ∣ b 1 ⟩ + x 2 ∣ b 2 ⟩ + ⋅ ⋅ ⋅ + x i ∣ b i ⟩ + ⋅ ⋅ ⋅ + x n ∣ b n ⟩ |v\rangle=x_1|b_1\rangle+x_2|b_2\rangle+···+x_i|b_i\rangle+···+x_n|b_n\rangle ∣v⟩=x1∣b1⟩+x2∣b2⟩+⋅⋅⋅+xi∣bi⟩+⋅⋅⋅+xn∣bn⟩

解决办法:

构建 A = ∣ b 1 ⟩ ∣ b 2 ⟩ ⋅ ⋅ ⋅ ∣ b n ⟩ A=\|b_1\\rangle \|b_2\\rangle ··· \|b_n\\rangle A=∣b1⟩∣b2⟩⋅⋅⋅∣bn⟩ , 那么
x 1 x 2 ... x n = A T ∣ v ⟩ = ⟨ b 1 ∣ v ⟩ ⟨ b 2 ∣ v ⟩ ... ⟨ b n ∣ v ⟩ \begin{bmatrix}x_1\\x_2\\...\\x_n\end{bmatrix}=A^T|v\rangle=\begin{bmatrix}\langle b_1|v \rangle\\\langle b_2|v \rangle\\...\\\langle b_n|v \rangle\end{bmatrix} x1x2...xn =AT∣v⟩= ⟨b1∣v⟩⟨b2∣v⟩...⟨bn∣v⟩

给定一组标准正交基 { ∣ b 1 ⟩ , ∣ b 2 ⟩ , ⋅ ⋅ ⋅ , ∣ b n ⟩ } \{|b_1\rangle, |b_2\rangle, ···, |b_n\rangle\} {∣b1⟩,∣b2⟩,⋅⋅⋅,∣bn⟩} 和 ∣ v ⟩ = c 1 ∣ b 1 ⟩ + c 2 ∣ b 2 ⟩ + ⋅ ⋅ ⋅ + c i ∣ b i ⟩ + ⋅ ⋅ ⋅ + c n ∣ b n ⟩ |v\rangle=c_1|b_1\rangle+c_2|b_2\rangle+···+c_i|b_i\rangle+···+c_n|b_n\rangle ∣v⟩=c1∣b1⟩+c2∣b2⟩+⋅⋅⋅+ci∣bi⟩+⋅⋅⋅+cn∣bn⟩, 求 ∣ v ⟩ |v\rangle ∣v⟩ 的长度

解决办法:

使用 ∣ ∣ v ⟩ ∣ 2 = c 1 2 + c 2 2 + ⋅ ⋅ ⋅ + c i 2 + ⋅ ⋅ ⋅ c n 2 ||v\rangle|^2=c_1^2+c_2^2+···+c_i^2+···c_n^2 ∣∣v⟩∣2=c12+c22+⋅⋅⋅+ci2+⋅⋅⋅cn2

摘自: 《人人可懂的量子计算》

相关推荐
沈浩(种子思维作者)3 天前
心理的研究,我从何来?
数据库·人工智能·量子计算
月光船幽幽4 天前
Φ-MEU全息演算新范式
人工智能·科技·量子计算·拓扑学
ECT-OS-JiuHuaShan5 天前
严格证明:还原论是ASCII,整体论是UTF-8的历史意义和价值
开发语言·人工智能·算法·量子计算
逻辑君10 天前
认知神经科学研究报告【20260112】
人工智能·深度学习·数学建模·量子计算
逻辑君11 天前
认知神经科学研究报告【20260111】
人工智能·深度学习·机器学习·量子计算
YFJ_mily11 天前
**Python 实战:写一个论文 PDF 投稿自检工具|附 IPAT 2026 智能光子学会议征稿信息
人工智能·python·pdf·量子计算·论文投稿·智能光子学
葫三生11 天前
《论三生原理》论证:大衍筮法是一种离散生成算法?
人工智能·算法·机器学习·计算机视觉·区块链·量子计算
想你依然心痛13 天前
量子计算对嵌入式密码学的挑战与后量子算法准备
算法·密码学·量子计算
Litluecat14 天前
2026年7月7日科技热点新闻
人工智能·科技·搜索引擎·量子计算·新闻·每日
Omics Pro17 天前
首个针对生物医药LLM智能体的全流程过程级评测框架
数据库·人工智能·windows·redis·量子计算