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完全有界块多线性形式的影响及量子算法的经典模拟

作者 尼基尔·班萨尔, 马克兰·辛哈, 罗纳德·沃尔夫



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LIPIcs公司。CCC.2022.28.pdf版
  • 文件大小:1.33 MB
  • 21页

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作者详细信息

尼基尔·班萨尔
  • 密歇根大学,美国密歇根州安阿伯
马克兰·辛哈
  • 美国加州伯克利西蒙斯研究所
  • 美国加州大学伯克利分校
罗纳德·沃尔夫
  • QuSoft,CWI,荷兰阿姆斯特丹
  • 荷兰阿姆斯特丹大学

致谢

我们感谢Scott Aaronson、Srinivasan Arunachalam、Jop Briét、Shachar Lovett和Ryan O'Donnell对文献的有益评论和建议。

引用为获取BibTex

尼基尔·班萨尔(Nikhil Bansal)、马克兰·辛哈(Makrand Sinha)和罗纳德·沃尔夫(Ronald de Wolf)。完全有界块多重形式的影响和量子算法的经典模拟。第37届计算复杂性会议(CCC 2022)。莱布尼茨国际信息学论文集(LIPIcs),第234卷,第28:1-28:21页,达格斯图尔-莱布尼兹-泽特鲁姆信息学研究所(2022)
https://doi.org/10.4230/LIPIcs.CCC.2022.28

摘要

Aaronson-Ambainis猜想(14年计算理论)指出,布尔超立方体上的每一个低次有界多项式都有一个影响变量。如果这个猜想是真的,那么它意味着每个d-查询量子算法的接受概率可以通过一个多(d)查询经典算法在几乎所有的地方(即几乎所有的输入)很好地近似。我们证明了该猜想的一个特例:在每一个具有常数方差的完全有界度d块多线性形式中,总是存在一个影响至少为1/poly(d)的变量。在某种意义上,这些多项式表征了量子查询算法的接受概率,如Arunachalam、Briét和Palazuelos(SICOMP’19)所示。作为推论,我们获得了一类特定量子算法的高效经典几乎处处模拟,其中包括例如k重Forrelation。我们的主要技术成果依赖于与自由概率理论的联系。

主题分类

ACM科目分类
  • 计算理论→量子查询复杂性
  • 计算理论→甲骨文和决策树
关键词
  • Aaronson-Ambainis猜想
  • 量子查询复杂性
  • 经典查询复杂性
  • 自由概率
  • 完全有界范数
  • 布尔函数分析
  • 影响力

韵律学

工具书类

  1. 斯科特·阿隆森和安德里斯·安拜尼斯。量子加速对结构的需要。计算理论,10(6):133-1662014。谷歌学者
  2. Scott Aaronson和Andris Ambainis。Forrelation:将量子计算与经典计算最佳分离的问题。SIAM计算机杂志,47(3):982-10382018。谷歌学者
  3. Scott Aaronson、Shalev Ben-David和Robin Kothari。使用备忘单分离查询复杂性。2016年第48届ACM计算机理论研讨会论文集,第863-876页。谷歌学者
  4. Scott Aaronson、Shalev Ben-David、Robin Kothari、Shravas Rao和Avishay Tal。黄氏灵敏度定理的度与近似度及量子含义。第53届ACM计算理论年会论文集,第1330-1342页,2021年。网址:http://arxiv.org/abs/2010.12629.
  5. Scott Aaronson、DeVon Ingram和William Kretschmer。BQP的杂技。CoRR,abs/2111.104092021年。网址:http://arxiv.org/abs/2111.10409.
  6. Leonard M.Adleman、Jonathan Demarrais和Ming-Deh A.Huang。量子可计算性。SIAM计算机杂志,26(5):1524-15401997。谷歌学者
  7. 安德里斯·安巴尼斯(Andris Ambainis)。多项式度与量子查询复杂性。计算机与系统科学杂志,72(2):220-2382006。谷歌学者
  8. 安德烈斯·安巴尼斯、卡斯帕斯·巴洛迪斯、阿列克桑德斯·贝洛夫斯、特洛伊·李、米克洛斯·桑塔和朱利斯·斯莫特洛夫斯。基于指针函数的查询复杂性分离。ACM杂志,64(5):32:1-32:24,2017年。谷歌学者
  9. Srinivasan Arunachalam、Jop Briét和Carlos Palazuelos。量子查询算法是完全有界的形式。SIAM计算机杂志,48(3):903-9252019年。谷歌学者
  10. 尼基尔·班萨尔和马克兰·辛哈。k-Forrelation优化地分离了量子和经典查询复杂性。第53届ACM SIGACT计算理论年会论文集,第1303-1316页,2021年。谷歌学者
  11. 霍华德·巴纳姆(Howard Barnum)、迈克尔·E·萨克斯(Michael E.Saks)和马里奥·塞格迪(Mario Szegedy)。量子查询复杂性和半定规划。2003年第18届IEEE计算复杂性年会论文集,179-193页。谷歌学者
  12. 罗伯特·比尔斯、哈里·布尔曼、理查德·克莱夫、米歇尔·莫斯卡和罗纳德·德·沃尔夫。多项式的量子下界。美国医学会杂志,48(4):778-7972001。谷歌学者
  13. Shalev Ben-David、Pooya Hatami和Avishay Tal。来自明确证书的低敏感度函数。《第八届理论计算机科学创新会议论文集》,LIPIcs第67卷,第28:1-28:23页。Dagstuhl Schloss-Leibniz-Zentrum für Informatik,2017年。谷歌学者
  14. Sergey Bravyi、David Gosset、Daniel Grier和Luke Schaeffer。关系的经典算法,2021年。网址:http://arxiv.org/abs/1202.06963.
  15. 哈里·布尔曼和罗纳德·沃尔夫。复杂性度量和决策树复杂性:一项调查。理论计算机科学,288(1):21-432002。谷歌学者
  16. 贝诺·科林斯和卡米尔·马勒。Haar矩阵和确定性矩阵的强渐近自由性。《ENS科学年鉴》,(4)47,分册1:147-1632014。网址:http://arxiv.org/abs/1105.4345.
  17. 贝诺·科林斯和伊恩·内奇塔。量子信息理论中的随机矩阵技术。数学物理杂志,57(1):0152152016。谷歌学者
  18. Andreas Defant、Mieczyslaw Mastylo和Antonio Pérez。关于布尔立方体上函数的傅里叶谱。Mathematische Annalen,374:653-6802018年。谷歌学者
  19. 艾丽特·迪努尔、埃胡德·弗里德古特、盖伊·金德勒和瑞安·奥唐纳。离散立方体上有界函数的Fourier尾部。2006年第38届ACM计算机理论研讨会论文集,第437-446页。谷歌学者
  20. Sander Gribling和Monique Laurent。张量完全有界范数的半定规划公式,2019。arXiv:1901.04921。谷歌学者
  21. Lov K.Grover。用于数据库搜索的快速量子力学算法。在1996年第28届美国计算机学会计算理论年度研讨会论文集,第212-219页。谷歌学者
  22. Uffe Haagerup公司。非核C^*-代数的一个例子,它具有度量近似性质。《数学发明》,50:279-2931978/79。谷歌学者
  23. 托德·坎普和罗兰·斯派克。自由R对角元的强Haagerup不等式。功能分析杂志,251(1):141-1732007。网址:http://arxiv.org/abs/math/0512481.
  24. 加蒂斯·米德里贾尼斯。关于随机和量子查询复杂性,2005年。网址:http://arxiv.org/abs/quant-ph/0501142.
  25. 阿什利·蒙塔纳罗(Ashley Montanaro)。超压缩不等式在量子信息理论中的一些应用。数学物理杂志,53(12):1222062012。谷歌学者
  26. 亚历山德鲁·尼卡(Alexandru Nica)和罗兰·斯派克(Roland Speicher)。自由概率组合数学讲座。伦敦数学学会讲座笔记系列。剑桥大学出版社,2006年。谷歌学者
  27. 诺姆·尼桑(Noam Nisan)和马里奥·塞格迪(Mario Szegedy)。关于布尔函数作为实多项式的次数。计算复杂性,4(4):301-3131994。谷歌学者
  28. 瑞安·奥唐纳。布尔函数分析。剑桥大学出版社,2014年。谷歌学者
  29. Ryan O'Donnell、Michael E.Saks、Oded Schramm和Rocco A.Servedio。每个决策树都有一个有影响的变量。第46届IEEE计算机科学基础年会论文集,第31-39页,2005年。谷歌学者
  30. Ryan O'Donnell和Yu Zhao。应用程序解耦的多项式边界。《第31届计算复杂性会议论文集》,LIPIcs第50卷,第24:1-24:18页。Dagstuhl Schloss-Leibniz-Zentrum für Informatik,2016年。谷歌学者
  31. 亚历山大·谢斯托夫(Alexander A.Sherstof)、安德烈·斯托罗琴科(Andrey A.Storozhenko)和佩·吴(Pei Wu)。随机和量子查询复杂性的最佳分离。第53届ACM SIGACT计算机理论年会论文集,第1289-13022021页。谷歌学者
  32. 彼得·肖尔(Peter W.Shor)。量子计算机上素因式分解和离散对数的多项式时间算法。SIAM计算机杂志,26(5):1484-15091997。谷歌学者
  33. 丹尼尔·西蒙。关于量子计算的力量。SIAM计算机杂志,26(5):1474-14831997。谷歌学者
  34. 阿维谢·塔尔。实现量子和随机查询复杂性之间的最佳分离。第61届IEEE计算机科学基础年度研讨会论文集,第228-2392020页。谷歌学者
  35. 丹·沃伊库列斯库(Dan Voiculescu)。随机矩阵的一个增强的渐近自由度结果及其对自由熵的应用。国际数学研究通告,1998:41-631998。谷歌学者
  36. Z.Yin、A.W.Harrow、M.Horodecki、M.Marciniak和A.Rutkowski。随机和自由观测饱和了CHSH不等式的Tsirelson界。物理评论A,95(032101),2017。网址:http://arxiv.org/abs/1512.00223.
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