Skip navigation

DSpace

機構典藏 DSpace 系統致力於保存各式數位資料(如:文字、圖片、PDF)並使其易於取用。

點此認識 DSpace
DSpace logo
English
中文
  • 瀏覽論文
    • 校院系所
    • 出版年
    • 作者
    • 標題
    • 關鍵字
    • 指導教授
  • 搜尋 TDR
  • 授權 Q&A
    • 我的頁面
    • 接受 E-mail 通知
    • 編輯個人資料
  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 電機工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/103744
標題: 量子態識別問題之高效率演算法
Efficient Algorithms for Quantum State Identity Problem
作者: 蔡名峴
Ming-Hsien Tsai
指導教授: 洪士涵
Shih-Han Hung
關鍵字: 量子態識別排列測試; 量子態純化; 交換測試; 樣本複雜度; 去極化通道
Quantum State Identity; Permutation Test; Quantum State Purification; Swap Test; Sample Complexity; Depolarizing Channel
出版年 : 2026
學位: 碩士
摘要: 量子態同一性測試是量子資訊處理中的一項基本原語。雖然全域排列測試對於純態且完全相同的狀態具有嚴格的最優性,環境退相干等物理限制使得必須採用能處理有界誤差與混合態的測試協定。本論文系統性地研究放寬條件下的 QSI_n 問題。
首先,我們從數學上證明,標準排列測試在雙邊輸入放寬下,會因局部誤差在張量積空間中的乘法式累積而導致完備性發生災難性崩潰。為了克服這項根本限制並降低電路複雜度,我們研究一種以 SWAP tree 為基礎的驗證架構。此階層式架構將全域對稱性檢查分解為局部成對測量,並以良好的對數樣本複雜度達成高可區分性。
此外,為了處理去極化通道所引起的嚴重雜訊,我們提出一種穩健的兩階段架構。此方法將串流式量子態純化模組整合為識別測試前的預處理階段,從結構上分離誤差抑制與同一性驗證。分析結果證實,此整合可將初始環境雜訊有效降低至可忽略的殘餘參數,使後續的同一性測試維持近乎最優的成功機率。綜合而言,這些理論與演算法貢獻為現實物理環境中的量子態驗證提供了一個高效率且具抗雜訊能力的框架。
Quantum State Identity testing is a fundamental primitive in quantum information processing. While the global Permutation Test is strictly optimal for pure and perfectly identical states, physical constraints such as environmental decoherence necessitate testing protocols capable of handling bounded errors and mixed states. In this thesis, we systematically investigate the QSI_n problem under relaxed conditions. We first mathematically demonstrate that the standard Permutation Test suffers from a catastrophic collapse in completeness under a two-sided inputs relaxation due to the multiplicative accumulation of local errors. To circumvent this fundamental limitation and reduce circuit complexity, we study a SWAP-tree-based verification architecture. This hierarchical architecture decomposes the global symmetry check into localized pairwise measurements, achieving high distinguishability with a favorable logarithmic sample complexity. Furthermore, to combat severe noise induced by depolarizing channels, we introduce a robust two-stage architecture. By integrating a streaming quantum state purification gadget as a state preprocessing phase, this approach structurally decouples error suppression from identity verification. Analytical results confirm that this integration successfully drives the initial environmental noise down to a negligible residual parameter, allowing the subsequent identity tests to maintain near-optimal success probabilities. Collectively, these theoretical and algorithmic contributions provide a highly efficient and noise-resilient framework for quantum state verification in realistic physical environments.
URI: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/103744
DOI: 10.6342/NTU202601265
全文授權: 同意授權(全球公開)
電子全文公開日期: 2026-08-20
顯示於系所單位:電機工程學系

文件中的檔案:
檔案 大小格式 
ntu-114-2.pdf3.83 MBAdobe PDF檢視/開啟
顯示文件完整紀錄


系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。

社群連結
聯絡資訊
10617臺北市大安區羅斯福路四段1號
No.1 Sec.4, Roosevelt Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. 106
Tel: (02)33662353
Email: ntuetds@ntu.edu.tw
意見箱
相關連結
館藏目錄
國內圖書館整合查詢 MetaCat
臺大學術典藏 NTU Scholars
臺大圖書館數位典藏館
本站聲明
© NTU Library All Rights Reserved