量子アルゴリズムのランダム化解除に相当するものはありますか?


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一部のランダム化アルゴリズムを使用すると、アルゴリズムのランダム化を解除し、ランダムビットの使用を(実行時に可能なコストで)削除し、目的の下限(通常、定理がランダムの期待されるパフォーマンスに関する事実を使用して計算される)を最大化できますアルゴリズム)。量子アルゴリズムに相当するものはありますか?「逆量子化」の有名な結果はありますか?それとも、基礎となる状態空間がこの種の手法には大きすぎますか?


このコミュニティWikiを作成する必要がありますか?問題のさまざまな側面に触れる非常に多くの興味深い回答があるため、この質問はもう1つの正解を持っている必要はないと感じています。
アレクサンドルパッソス

回答:


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このトピックに関するFortnowのブログ投稿がありました。ランダム化解除プログラムと同様の「量子化解除」プログラムの希望はないと考えられています。

一方、量子法を使用して得られた特定の非量子結果については、証明の量子性を除去することができました。たとえば、Kerenidis and de Wolf(2002)は、量子引数を使用して、ローカルにデコード可能な可能性のある非線形2クエリコードの長さの最初の指数下限を証明しました。後に、Ben-Aroya、Regev、de Wolf(2007)は、証明の量子性を除去することができました(ただし、論争の線は依然として量子のものをモデル化していました)。同様の状況は、アダマール行列の剛性の下限を証明し、PPが交差の下で閉じていることを示すことでも発生しました(ただし、逆の時間順で:))。参照と議論については、ドラッカーとデウルフによるこの調査を参照してください。


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カンファレンスでその質問をしたので、Fortnowはそのブログ投稿を作成しました。
ジョシュアハーマン

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古典的なコンピューターで効率的にシミュレートできる特定のクラスの量子ゲートがあります。エンタングルメントが存在しない場合、純粋な状態(ランダム状態ではない)の計算を効率的にシミュレートできます。古典的なゲートリバーシブルゲートは量子ゲートのサブセットであるため、明らかに効率的にシミュレートできます。これらの2つの例は非常に簡単ですが、多くの非自明なゲートセットが知られています。

  1. ジョシュアの答えに述べられているような勇敢な門
  2. Cliffordグループゲート(arXiv:quant-ph / 0406196を参照
  3. マッチゲート(arXiv:0804.4050を参照)
  4. 通勤ゲートなど

SU(2N)SU(2N)

量子力学が効率的にシミュレーション可能であることは非常にありそうにないので、そのような逆量子化プログラムは一般的に不可能でしょう。しかし、これが機能する制度があります。それはインタラクティブな証明です。量子検証器が純粋に古典的な検証器に置き換えられた場合、量子検証器を備えたいくつかの異なる種類の対話型証明システムが同じ能力を持つことが示されています。この例については、Jain、Ji、Upadhyay、およびWatrousによるQIP = PSPACE(arXiv:0907.4737)の証明を参照してください。


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「逆量子化」を研究する1つの興味深い設定は、通信の複雑さです。ここで、興味深い問題は、問題を解決するための効率的な量子プロトコルを実現するために、アリスとボブが共有する必要があるエンタングルメントの量に上限を置くことができるかどうかです。これは、古典的な通信の複雑さからのニューマンの定理の量子類似物です。Gavinskyがいる与えられたこれを行うことができないため、リレーショナル問題は、しかし限り、私は知っていますので、これはまだ(合計)機能上の問題のために開いています。

また、通勤ゲートに関するJoeのコメントへの補遺:Bremner、Jozsa、およびShepherdは最近、通勤回線の特定の概念は、多項式階層を第3レベルに崩壊させる可能性が低いため、シミュレートする可能性は低いことを示しました(arXiv:1005.1407)。


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一般に「逆量子化」は起こりそうにありませんが、この種のアイデアは、Valiantのホログラフィックアルゴリズムに影響を与えたと考えています。または、少なくとも、量子回路の制限されたクラスでの部分的な逆量子化の結果として彼の作品を見ることができます。たとえば、L。Valiantを参照してください。多項式時間で古典的にシミュレートできる量子回路。SIAM J. Comput。31(4)1229-1254(2002)。

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