แนวคิดของวงจรควอนตัมแบบโมโนโทน


27

ในความซับซ้อนของการคำนวณมีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการคำนวณเสียงเดียวกับการคำนวณทั่วไปและทฤษฎีที่โด่งดังโดย Razborov ยืนยันว่า 3-SAT และแม้กระทั่งการจับคู่นั้นไม่ได้เป็นพหุนามในแบบจำลองวงจรบูลีนเสียงเดียว

คำถามของฉันง่าย: มีอะนาล็อกควอนตัมสำหรับวงจรเสียงเดียว (หรือมากกว่าหนึ่ง)? มีทฤษฎีบทของควอนตัม Razborov หรือไม่?


10
นี่คือสองเซ็นต์ของฉัน: การกระโดดจากวงจรคลาสสิคไปสู่วงจรควอนตัมสามารถแบ่งออกเป็นสองขั้นตอนโดยเพิ่มวงจรย้อนกลับแบบคลาสสิกที่อยู่ตรงกลาง วงจรย้อนกลับแบบคลาสสิคคือวงจรที่อนุญาตให้ทำประตูย้อนกลับได้เท่านั้น ตัวอย่างเช่นประตู Toffoli เป็นประตูสากลสำหรับการคำนวณย้อนกลับได้ ฉันไม่รู้ว่าจะกำหนดแนวคิดของเสียงเดียวสำหรับวงจรเหล่านี้ได้อย่างไร สำหรับฉันแล้วการกำหนดวงจรย้อนกลับแบบคลาสสิกโมโนโทนเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการกำหนดวงจรควอนตัมแบบโมโนโทน
Robin Kothari

6
(1) วงจรแบบย้อนกลับ A (แบบคลาสสิก) ใช้ bijection ใน {0,1} ^ n และเห็นได้ชัดว่า bijection โมโนโทนเดียวเท่านั้นคือการทำแผนที่ตัวตน ดังนั้นฉันไม่คิดว่ามันมีเหตุผลที่จะนิยาม“ วงจรย้อนกลับโมโนโทน” ในลักษณะที่ไม่น่าสนใจ
Tsuyoshi Ito

3
(2) ฉันไม่แน่ใจเกี่ยวกับกรณีควอนตัม ถ้าเราสามารถกำหนด "ช่องควอนตัมโมโนโทน" ได้มันจะเป็นเรื่องธรรมดาที่จะนิยาม "วงจรควอนตัมโมโนโทน" เป็นวงจรควอนตัมที่ประตูชุดถูกเลือกจากช่องควอนตัมโมโนโทนเช่นเดียวกับวงจรคลาสสิกโมโนโทน .
Tsuyoshi Ito

2
@RobinKothari, TsuyoshiIto: ความสำคัญของการย้อนกลับไปสู่การคำนวณควอนตัมมาจากกรณีพิเศษของวิวัฒนาการSchrödingerของระบบปิด เมื่อเราพูดถึงประตู AND และ OR เรากำลังพิจารณาระบบทางกายภาพที่เป็นนามธรรมซึ่งเป็นภาพล้อเลียนของประตูตรรกะที่อยู่ในคอมพิวเตอร์ และประตูเหล่านั้นทำงานอย่างแม่นยำเพราะพวกเขาไม่ได้ปิดระบบ หากเราอนุญาตให้เราพูดถึง AND และ OR หรือประตูต่อฉันคิดว่ามันค่อนข้างสมเหตุสมผลที่จะยกระดับอนุสัญญาของการพิจารณาระบบปิดสำหรับคำถามการคำนวณควอนตัมเช่นกัน
Niel de Beaudrap

3
@Niel, Tsuyoshi: ฉันคิดว่าฉันคิดว่าวงจรควอนตัมแบบโมโนโทนจะยังคงเป็นวงจรควอนตัมในความหมายดั้งเดิม (เช่นหน่วยตามด้วยการวัด) แต่จากการโต้เถียงของนีแอลฉันคิดว่ามันสมเหตุสมผลที่จะลดข้อ จำกัด นั้น ดังนั้นความคิดเห็นก่อนหน้าของฉันไม่ได้ใช้จริง
Robin Kothari

คำตอบ:


17

คุณกำลังถามคำถามสองข้อที่แตกต่างกันจริง ๆ และหวังว่าจะมีคำตอบเดียวซึ่งตอบทั้งสองข้อ: (1)ความคิดตามธรรมชาติของวงจรควอนตัมโมโนโทนคืออะไร? (2)ผลควอนตัมสไตล์ Razborov แบบขัดแตะจะเป็นอย่างไร

มันไม่ชัดเจนว่าจะบรรลุผลทั้งสองอย่างได้อย่างไรในเวลาเดียวกันดังนั้นฉันจะอธิบายสิ่งที่ฉันคิดว่าเป็นความคิดที่สมเหตุสมผลของวงจรควอนตัมโมโนโทนิค (โดยไม่ต้องระบุว่ามีผล Razborov ที่สอดคล้องกันหรือไม่) การคาดคะเนควอนตัม Razborov ที่ "เป็นธรรมชาติ" จะเป็นอย่างไร (โดยไม่ระบุว่าเป็นไปได้จริงหรือไม่)

สิ่งที่เราต้องการจากควอนตัม

ในขณะที่ฉันพูดในความคิดเห็นฉันคิดว่ามันไม่จำเป็นที่จะต้องพยายามบีบความคิดของวงจรโมโนโทนิกให้กลายเป็นรูปแบบของความเหมือนกัน ไม่ว่าจะเป็นในความจริงที่ว่าวิวัฒนาการที่มีเวลาไม่จำเป็นต้องรักษาพื้นฐานมาตรฐานหรือในความจริงที่ว่ามีหลายฐานของการวัดที่ผลลัพธ์อาจพันกันได้ผมคิดว่าไซน์ใฐานะที่ไม่ใช่การคำนวณเชิงควอนตัม พื้นฐานมาตรฐานไม่ได้เป็นเพียงพื้นฐาน แม้จะอยู่ในสถานะผลิตภัณฑ์ แต่ก็อยู่ในการใช้งานบางอย่างที่กำหนดโดยกรอบการอ้างอิงทางเลือกเท่านั้น

สิ่งที่เราต้องทำคือการพิจารณาสิ่งต่าง ๆ ในลักษณะที่จะลบพื้นฐานมาตรฐานออกจากสถานที่ที่มีสิทธิ์แบบดั้งเดิม - หรือในกรณีนี้ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

แบบจำลองง่ายๆของวงจรควอนตัมโมโนโทน

พิจารณารูปแบบวงจรที่มีนัยในความคิดเห็นของ Tsuyoshi Ito เกี่ยวกับ "ช่องสัญญาณควอนตัมโมโนโทน" (ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องทำหากต้องการความเห็นเกี่ยวกับ "วงจร" ซึ่งไม่ได้ จำกัด เฉพาะวิวัฒนาการแบบรวม)

ให้เป็นพื้นที่ของตัวดำเนินการของ Hermitian ใน (เพื่อให้มีตัวดำเนินการความหนาแน่นทั้งหมดในหนึ่ง qubit) เราจะกำหนดประตูโมโนโทนแบบควอนตัมได้อย่างไรจากสองอินพุต qubitsไปยัง qubit เอาต์พุตในลักษณะที่ว่ามันไม่มีประสิทธิภาพแบบคลาสสิก ประตูเสียงเดียว? ฉันคิดว่ามันตรงไปตรงมาที่จะบอกว่าผลลัพธ์ไม่ควรถูก จำกัด ที่หรือหรือส่วนผสมของพวกเขา; ว่าเป็น "เสียงเดียว" เราควรกำหนดให้เป็นและ C 2 G : H aH bH c a , b c | 0 HC2G:HaHbHca,bc| 1 |00|1 ||11|1|1|Tra(ρab)|11| G(ρ a b )| 1กรัม1|Trb(ρab)|1เพิ่มขึ้นค่าของจะต้องไม่ลดลง สำหรับ gate-input-qubit สองทางซึ่งหมายความว่าต้องสามารถนำไปใช้งานได้ในหลักการดังนี้1|G(ρab)|1G

  1. ทำการวัดสอง - qubit ด้วยความเคารพพื้นฐาน orthonormal , ที่ไหนขยายขอบเขตย่อยของ Hamming Weight 1 และ| μ , | เข้าพบ{|00,|μ,|ν,|11}|μ,|ν

  2. การผลิตเป็นเอาท์พุทบางรัฐสอดคล้องกับผลลัพธ์ที่วัดที่ไหนสำหรับแต่ละ\}1 | ρ 00 | 1 1 | ρ λ | 1 1 | ρ 11 | 1 λ { μ , ν }ρ{ρ00,ρμ,ρν,ρ11}1|ρ00|11|ρλ|11|ρ11|1λ{μ,ν}

วงจรเป็นเพียงองค์ประกอบของสิ่งเหล่านี้ในทางที่สมเหตุสมผล เราอาจอนุญาตให้ใช้พัดลมในรูปแบบของวงจรที่ฝังหน่วยและ ; อย่างน้อยที่สุดเราควรอนุญาตให้ใช้แผนที่เหล่านี้ที่อินพุตเพื่อให้บิตอินพุต (คลาสสิคที่มีชื่อ) แต่ละสำเนาถูกคัดลอก| 1 | 11 1 |0|000|1|111

ดูเหมือนว่าสมเหตุสมผลที่จะพิจารณาถึงความต่อเนื่องทั้งหมดของประตูดังกล่าวหรือเพื่อ จำกัด การรวบรวมประตูดังกล่าวบางส่วน ตัวเลือกใด ๆ ที่ทำให้เกิด "ควอนตัมเกทพื้นฐาน" สำหรับวงจรที่แตกต่างกัน ใครจะคิดว่าคุณสมบัติต่าง ๆ มีฐานเสียงเดียว รัฐสามารถเลือกได้อย่างอิสระอย่างอิสระภายใต้ข้อ จำกัด ของเสียงเดียว; ไม่ต้องสงสัยเลยว่ามันจะน่าสนใจ (และอาจเป็นประโยชน์กับข้อผิดพลาดที่ถูกผูกไว้) เพื่อตั้งและแม้ว่าฉันจะไม่เห็นเหตุผลที่ต้องใช้สิ่งนี้ในทางทฤษฎี เห็นได้ชัดว่า AND และ OR เป็นประตูประเภทนี้โดยที่และ ρ 00 = | 0 ρ00,ρμ,ρν,ρ11ρ 11 = | 1 ρ00=|00|ρ μ = ρ เข้าพบ = | 0 ρ11=|11|ρ μ = ρ เข้าพบ = | 1 ρμ=ρν=|00|| μ | เข้าพบρμ=ρν=|11|ตามลำดับสิ่งที่คนเราเลือกหรือจะเป็น|μ|ν

สำหรับค่าคงที่kหนึ่งอาจพิจารณาฐานเกตรวมถึงk -input- หนึ่งเอาท์พุทเกต วิธีที่ง่ายที่สุดในกรณีนี้อาจจะทำให้ประตูซึ่งอาจนำมาใช้ดังกล่าวข้างต้นการอนุญาตให้มีการสลายตัวของ subspacesของแต่ละ Hamming น้ำหนัก , และต้องการ สำหรับแต่ละV wH k 2 0 w k max | ψ V WG:HkHVwH2k0wk0 w < k

max|ψVw1|G(|ψψ|)|1min|ψVw+11|G(|ψψ|)|1
0w<k<k ยังไม่ชัดเจนว่าอำนาจการคำนวณเพิ่มเติมนี้จะให้คุณได้เท่าไหร่ (หรือแม้แต่ในกรณีคลาสสิก)

ฉันไม่รู้ว่ามีอะไรน่าสนใจที่จะพูดเกี่ยวกับวงจรดังกล่าวนอกเหนือจากกรณีคลาสสิกหรือไม่ แต่สิ่งนี้ดูเหมือนว่าฉันจะเป็นคำจำกัดความของผู้สมัครที่มีแนวโน้มมากที่สุดของ

ควอนตัมแปรปรวนของผลลัพธ์ของ Razborov

พิจารณาคำอธิบายโดย Tim Gowersของผลลัพธ์ของAlon & Boppana (1987), Combinatorica 7 pp. 1-22ซึ่งเสริมสร้างผลลัพธ์ของ Razborov (และทำให้เทคนิคบางอย่างชัดเจน) สำหรับความซับซ้อนของเสียงเดียวของ CLIQUE ของขวัญนี้ในแง่ของการสร้างแบบวนซ้ำ Gowers ครอบครัวชุดจ้องมองจาก "ครึ่ง - ช่องว่าง"ของก้อนบูลสำหรับแต่ละn หากเราลบตำแหน่งที่เป็นส่วนตัวของมาตรฐานพื้นฐานในชุดฐานในการเปรียบเทียบกับQuantum Lovász Local Lemmaเราอาจพิจารณาพื้นที่ย่อยของ 1 j n H n 2 n A jH n 2 A j = U j E j

Ej={x{0,1}n:xj=1}
1jnH2nเพื่อให้สอดคล้องกับข้อเสนอแบบไบนารี (ไม่ว่ารัฐจะเป็นของพื้นที่ย่อยหรือเป็นมุมฉากแทน) ซึ่งอาจเกิดขึ้นจากการวัด ตัวอย่างเช่นเราอาจพิจารณา subspacesโดย เราอนุญาตให้analogues เชิงปริมาณควอนตัมของการเชื่อมและการแยกของ subspaces: nAjH2nAB = AB ; AB = A + B = { a + b
Aj=UjEj, for each 1jnwhere Ej:={|x:xEj};Uj:H2nH2n a unitary of bounded complexity.
CΠCCΠK(R)RΠC-ΠK(R)<
AB=AB;AB=A+B={a+b:aA,bB}.
จากนั้นเราจะถามว่าการสร้างสันธานและการแยกช่องว่างแบบวนซ้ำเพื่อให้ได้พื้นที่เช่นนั้นโปรเจคเตอร์ไปยังแตกต่างจากโปรเจ็กเตอร์เพียงเล็กน้อยไปยังพื้นที่ที่ถูกทอดโดยฟังก์ชันตัวบ่งชี้ของกราฟที่มีขนาด ; เช่นดังนั้นCΠCCΠK(r)rΠCΠK(r)<1/poly(n). ส่วนโมโนโทนิเกี่ยวข้องในการดำเนินการเชิงตรรกะเชิงควอนตัมและข้อเสนอดั้งเดิมเกี่ยวกับอินพุตนั้นก็คือควอนตัมเช่นกัน

ในกรณีทั่วไปมีปัญหากับการปฏิบัติเช่นนี้เป็นปัญหาการคำนวณ: การแยกไม่สอดคล้องกับความรู้ใด ๆ ที่จะได้รับด้วยความมั่นใจโดยการวัดจำนวนสำเนาจำนวน จำกัด โดยใช้การวัดกล่องดำและเพียงอย่างเดียวเว้นแต่ว่าพวกเขาจะเป็นภาพของโปรเจ็คเตอร์ที่ต้องเดินทาง ปัญหาทั่วไปนี้ยังสามารถได้รับการปฏิบัติในฐานะที่เป็นผลลัพธ์ที่น่าสนใจเกี่ยวกับความซับซ้อนเชิงเรขาคณิตและอาจก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่เกี่ยวข้องกับชาวท้องถิ่นในท้องถิ่น อย่างไรก็ตามมันอาจดูเป็นธรรมชาติมากกว่าที่จะต้องใช้ subspacesB A j U jABAjเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนโปรเจ็คเตอร์ซึ่งในกรณีนี้การแยกเป็นเพียงคลาสสิกหรือผลการวัดของโปรเจ็คเตอร์เหล่านั้น จากนั้นเราอาจต้องการให้หน่วยย่อยเหมือนกันทั้งหมดและสิ่งนี้กลายเป็นปัญหาเกี่ยวกับวงจรรวม (ซึ่งก่อให้เกิด "เหตุการณ์ดั้งเดิม") ด้วยการโพสต์การประมวลผลแบบโมโนโทนเดียว (ซึ่งดำเนินการเชิงตรรกะกับเหตุการณ์เหล่านั้น)Uj

ยังทราบว่าถ้าเราไม่ได้กำหนดข้อ จำกัด ใด ๆ เพิ่มเติมในพื้นที่มันอาจจะเป็นสเปซที่มีการทับซ้อนกันสูงมากกับบางพื้นที่ทอดพื้นฐานมาตรฐานฯ , ซึ่งเป็นผู้สตริงไบนารีที่0E k x ˉ E k x k =0AjEkxE¯kxk=0

  • หากความเป็นไปได้นี้ทำให้คุณคลื่นไส้คุณสามารถกำหนดให้มีมุมแยกออกจากอย่างน้อย (เพื่อให้ subspaces ดั้งเดิมของเรานั้นแย่ที่สุดโดยประมาณที่ไม่เอนเอียงจาก subspaces ที่บิตใดบิตหนึ่งถูกตั้งค่าเป็น 1)E k πAjEkπ21/poly(n)

  • ถ้าเราไม่กำหนดข้อ จำกัด เช่นนั้นดูเหมือนว่าการยอมรับว่าพื้นที่ย่อยที่ทับซ้อนกันสูงกับจะเป็นอุปสรรคต่อการประมาณ CLIQUE (r) ต่อไป; ไม่ว่าเราจะถูก จำกัด มากขึ้นหรือน้อยลงในการพิจารณาว่าไม่มีขอบที่แน่นอน (แทนที่จะมีอยู่แล้ว) หรือเราจะถูกบังคับให้เพิกเฉยต่อขอบใดขอบหนึ่งโดยสิ้นเชิง ดังนั้นฉันไม่เห็นว่ามันเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะกำหนดข้อ จำกัด ใด ๆ ในยกเว้นอาจเป็นไปได้ว่าพวกเขาทั้งหมดเป็นภาพของชุดโปรเจ็คเตอร์ที่ต้องเปลี่ยนไปถ้าเป้าหมายของเราคือการพิจารณาว่า " ที่แย่ที่สุดก็คือจำนวนที่คลาสสิกเพื่ออนุญาตให้ไม่ประตูที่อินพุท (และการมีพัดลมทั้งหมดเกิดขึ้นหลังจากการปฏิเสธ) A jEkAj

อีกครั้งฉันยังไม่ชัดเจนว่าจะแทนที่ชุดฐานด้วย subspaces ตามอำเภอใจของก่อให้เกิดปัญหาที่น่าสนใจมากกว่าการใช้ subspaces ; แม้ว่าเราจะ จำกัด ตัวเองในกรณีของสูตร CNF (ไม่ว่าจะเป็นการเดินทางหรือไม่ใช่การเดินทาง) ผลที่เราได้รับจะสอดคล้องกับความคิดของความซับซ้อนของมิลโตเนียนที่ไม่หงุดหงิด รัฐที่เป็นตัวแทนของเก่า E JH2nEj


ร่างของคุณทำให้ฉันประหลาดใจ มีแนวคิดเรื่องการพูดซ้ำซ้อนสำหรับค่าที่ซับซ้อนหรือไม่? อาจจะศึกษาวงจรคณิตศาสตร์จริงเพิ่มเติมอีก มันอาจเป็นอะไรที่ง่ายอย่าง<? หรือสำหรับอินพุตเกตคอมเพล็กซ์สองช่องและเป็นอินพุต, เอาต์พุต ,และ? | y | x 1 x 2 y | y | > | x 1 | | y | > | x 2 ||x||y|x1x2y|y|>|x1||y|>|x2|
vzn

อ๊ะฉันทำผิดพลาด ... ฉันวางแผนที่จะมอบเงินรางวัลให้แก่ Niel แต่คลิกสถานที่ผิด ฉันเป็นหนี้คุณ 200 ชื่อเสียง Niel :)
Gil Kalai

มีวิธีใดบ้างที่ฉันจะส่งผ่านไปยังนีแอล?
Joe Fitzsimons

@ โจคุณสามารถใส่ความโปรดปรานใหม่ให้กับคำถามและมอบให้แก่ Niel
Kaveh

@Kaveh: โอเคจะทำ ฉันไม่สามารถให้รางวัลเป็นเวลา 24 ชั่วโมง แต่จะให้รางวัลในตอนนั้น
Joe Fitzsimons

7

จากความคิดเห็นของ Robin และ Tsuyoshi ความคิดของวงจรโมโนโทนนั้นดูเหมือนจะสามารถขยายไปสู่วงจรควอนตัมได้อย่างง่ายดาย

เพื่อที่จะให้คำจำกัดความที่มีความหมายของวงจรควอนตัมโมโนโทนเราจำเป็นต้องเลือกคำสั่งเกี่ยวกับสถานะควอนตัมด้วยความเคารพซึ่งมีการกำหนดโมโนโทนิค คลาสสิกเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม (และหนึ่งซึ่งนำไปสู่ความคิดปกติของวงจรต่อเนื่อง) เป็นน้ำหนัก Hamming แต่ขอพิจารณาการสั่งซื้อที่ได้รับจากการทำงานโดยพลฉf

เนื่องจากวิวัฒนาการของระบบควอนตัมแบบปิดนั้นเป็นการรวมตัวกัน (ซึ่งเราสามารถสันนิษฐานได้โดย ) จากนั้นสำหรับทุก ๆ สถานะซึ่งมีอยู่เป็นทางเลือกของรัฐดังที่แต่ที่และด้วยเหตุนี้การวิวัฒนาการจึงไม่ได้เป็นแบบโมโนโทนิก| ψ ( U | ψ ) > F ( | ψ ) | ไวF ( |ไว) > F ( | ψ ) ( U | ψ ) > F ( U |ไว) UU|ψf(U|ψ)>f(|ψ)|ϕf(|ϕ)>f(|ψ)f(U|ψ)>f(U|ϕ)U

ดังนั้นวงจรเท่านั้นที่มีต่อเนื่องเกี่ยวกับการเป็นผู้ที่ทั้งหมด|ดังนั้นชุดใด ๆ ซึ่งเป็นประตูต่อเนื่องเกี่ยวกับการประกอบด้วยประตูซึ่งเดินทางกับฉff(U|ψ)=f(|ψ)|ψff

เห็นได้ชัดว่าชุดของประตูที่สามารถตอบสนองนี้ขึ้นอยู่กับความหมายของฉถ้าเป็นค่าคงที่ดังนั้นชุดของประตูทั้งหมดจะเป็นแบบโมโนโทนิกด้วยความเคารพ อย่างไรก็ตามถ้าเราเลือกเป็นน้ำหนักของรัฐหมิงแฮมในพื้นฐานการคำนวณ (ส่วนขยายค่อนข้างเป็นธรรมชาติของใช้ในกรณีคลาสสิก) เราได้รับโครงสร้างที่น่าสนใจ ข้อ จำกัด ที่กำหนดนั้นทำให้น้ำหนักของ Hamming ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การดำเนินการที่รักษาจำนวนเงินนี้ไว้สำหรับการดำเนินการแนวทแยงหรือ SWAP บางส่วนหรือการรวมกันของสิ่งเหล่านี้ โครงสร้างนี้ปรากฏขึ้นบ่อยครั้งในวิชาฟิสิกส์ (ในรูปแบบที่มีผลผูกพัน ฯลฯ ) และคล้ายกับปัญหาการกระจัดกระจายของ Boson ที่ศึกษาโดยAaronson และ Arkhipovffffแม้ว่าจะไม่เหมือนกัน (เป็นปัญหาการกระเจิงที่แตกต่างกันเล็กน้อย) นอกจากนี้ยังมีวงจรสำหรับIQPและด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถจำลองได้อย่างมีประสิทธิภาพในแบบคลาสสิก


1
(1) ฉันไม่คิดว่าความคิดของคุณเกี่ยวกับ“ ควอนตัมโมโนโทน” เป็นลักษณะทั่วไปของความคิดเกี่ยวกับเสียงเดียวสำหรับฟังก์ชันบูลีนคลาสสิก ตัวอย่างเช่นประตู AND เป็นเสียงโมโนเพราะ x_1 ≤ y_1 และ x_2 ≤ y_2 แสดงถึง AND (x_1, x_2) ≤ AND (y_1, y_2) โดยที่ x_1, x_2, y_1, y_2 0 {0,1} โปรดทราบว่าการเปรียบเทียบอยู่ระหว่างสองอินพุตหรือระหว่างสองเอาต์พุตไม่ใช่ระหว่างอินพุตและเอาต์พุต
Tsuyoshi Ito

(2) ในกรณีที่ฉันไม่ได้บอกว่าแนวคิดของวงจรโมโนโทนนั้นไม่ได้ขยายไปถึงวงจรควอนตัมได้อย่างง่ายดาย (และฉันก็ไม่ได้บอกว่ามันทำ) ฉันเพิ่งพูดว่าเมื่อเทียบกับกรณีของวงจรย้อนกลับที่ความคิดของวงจรเสียงเดียวไม่น่าสนใจกรณีของวงจรควอนตัมก็ไม่มีความชัดเจน
Tsuyoshi Ito

1
@ JoeFitzsimons: ฉันคิดว่าน้ำหนักของ Hamming นั้นทำได้ค่อนข้างดีในเรื่องของความน่าเบื่อหรือ (อย่างแม่นยำมากขึ้น) ว่าคุณสมบัติของการไม่ลดลงในขณะที่คุณ "เปิด" บิตจากศูนย์หนึ่งเป็นความคิดที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สนใจ เมื่อพวกเขาอ้างถึงวงจร monotonic คุณสามารถพิจารณารูปแบบที่ฟังก์ชั่นการคำนวณเป็นฟังก์ชั่นที่ไม่ลดลงของฟังก์ชั่นของมูลค่าบิตที่แท้จริงเช่นการทำดัชนีข้อเสนอใหม่ของคุณ แต่นี่ก็เป็นการออกที่สำคัญจากสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์สนใจยกเว้นในกรณีที่มีแรงจูงใจสูง
Niel de Beaudrap

1
คำสั่งบางส่วนตามปกติในสายบิต (การเปรียบเทียบแบบตามองค์ประกอบ) ดูเป็นธรรมชาติมากกว่าการเปรียบเทียบน้ำหนักของพวกเขาโดยน้ำหนักของพวกเขากับฉัน แต่ถ้าคุณคิดว่าน้ำหนักของ Hamming นั้นเป็นเรื่องธรรมชาติฉันจะไม่เถียง สำหรับย่อหน้าที่สามฉันยังคงมีความยากลำบากในการโต้แย้งของคุณ แต่ฉันคิดว่าฉันขาดอะไรที่เรียบง่ายและฉันต้องการเวลาและดูใหม่
Tsuyoshi Ito

1
@NieldeBeaudrap: ฉันเห็นด้วย ฉันไม่ได้ตั้งใจจะแนะนำฉันคิดอย่างอื่น
Joe Fitzsimons

-6

คุณถามคำถามสองข้อโดยทั่วไปเกี่ยวกับความยากที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวางที่ขอบเขตของสองเขตข้อมูลขนาดใหญ่เช่นวงจรบูลีนและการคำนวณ QM เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของสิ่งที่บางครั้งเรียกว่า "ทฤษฎีบทสะพาน" ในคณิตศาสตร์:

  • อะนาล็อกควอนตัมของวงจรเสียงเดียว

  • ควอนตัมอะนาล็อกของ Razborovs thm

คำตอบที่ตรงไปตรงมาสั้น ๆ คือไม่มีหรือไม่เพื่อให้ห่างไกล

สำหรับ (1) ไม่ใช่คำถามที่ยาก แต่เห็นได้ชัดว่ายังไม่ค่อยมีการพิจารณาทำให้เกิดการอ้างอิงต่อไปนี้ซึ่งอาจนำมาเป็นกรณีที่เกี่ยวข้องในวรรณคดี

ความแข็งของการประมาณสำหรับปัญหาควอนตัมโดย Gharibian และ Kempe

พวกเขาพิจารณาปัญหา "เสียงเดียว" ในบริบทควอนตัมเช่น QMSA, "การกำหนดความพึงพอใจขั้นต่ำของควอนตัมแบบควอนตัม, QMSA" คือ SAT QM แบบอะนาล็อก; (รวมถึงปัญหาอื่น Quantum Monotone Weight Weight Word, QMW) และแสดงผลความแข็งค่าประมาณเช่นขอบเขตที่ต่ำกว่า พวกเขาไม่พิจารณาวงจรควอนตัมแบบโมโนโทนต่อความคิด แต่ความคิดอาจเป็นได้ว่าวงจรควอนตัมหรืออัลกอริทึมที่แก้ฟังก์ชันแบบโมโนโทนQMSA สามารถนำมาเป็นแบบอะนาล็อก QM

สำหรับ (2) มันจะเป็นผลลัพธ์ขั้นสูงมากถ้ามันมีอยู่ซึ่งมันดูเหมือนจะไม่ "จนถึง" thm ของ Razborov นั้นเป็นผลงานประเภท "คอขวด" ที่มีขอบเขตต่ำกว่าซึ่งถือว่าเป็นความก้าวหน้าที่แตกต่างและผลลัพธ์ที่ใกล้เคียงที่สุดในทฤษฎีวงจร (เสียงเดียว)

แน่นอนว่าใช่แล้วมีคอขวดที่มีขอบเขตล่างที่พบในการคำนวณ QM เช่นที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีบทผลิตภัณฑ์โดยตรงสำหรับการสำรวจดูเช่น

อัลกอริธึมเชิงควอนตัมขอบเขตที่ต่ำกว่าและการแลกเปลี่ยนด้านเวลาโดย Spalek

แม้กระนั้นเนื้อหาที่ดีกว่าการคำนวณ QM ขอบเขตล่างจะทำให้ขอบเขตล่างของการดำเนินงาน qubitหรืออาจจะเป็นไปตาม "ประตู" เต็มรูปแบบเช่นประตู Toffoli สำหรับฟังก์ชั่นเสียงเดียว ฉันไม่ได้ตระหนักถึงการพิสูจน์ประเภทนี้

อีกวิธีหนึ่งอาจ จำกัด การวิเคราะห์ให้กับควอนตัม AND และ OR พิเศษด้วยบิตพิเศษ "ancilla" ที่เพิ่มเข้ามาเพื่อทำให้ประตูกลับคืนได้


ป.ล. มันน่าสนใจที่จะทราบว่า razborovs thm เกี่ยวข้องกับสิ่งที่บางครั้งเรียกว่า "approximator" circuits / gates และความแข็งของการประมาณค่านั้นน่าจะเป็น / เห็นได้ชัดว่าเชื่อมต่อกับวงจร approximator / ประตูแนวคิดในรูปแบบที่ไม่ได้ถูกแมปออก ...
vzn

6
แทนที่จะเพิ่มความคิดเห็นฉันจะกังวลเกี่ยวกับ 7 downvotes ...
Alessandro Cosentino

2
??? มีความผิดจนกว่าจะพิสูจน์ผู้บริสุทธิ์? =)
vzn
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.