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 a ⊗ H b → H c a , b c | 0 ⟩HC2G:Ha⊗Hb→Hca,bc| 1 ⟩|0⟩⟨0|⟨ 1 ||1⟩⟨1|⟨1|⟨1|Tra(ρab)|1⟩⟨1| G(ρ a b )| 1⟩กรัม⟨1|Trb(ρab)|1⟩เพิ่มขึ้นค่าของจะต้องไม่ลดลง สำหรับ gate-input-qubit สองทางซึ่งหมายความว่าต้องสามารถนำไปใช้งานได้ในหลักการดังนี้⟨1|G(ρab)|1⟩G
ทำการวัดสอง - qubit ด้วยความเคารพพื้นฐาน orthonormal , ที่ไหนขยายขอบเขตย่อยของ Hamming Weight 1 และ| μ ⟩ , | เข้าพบ⟩{ | 00 ⟩ , | μ ⟩ , | ν⟩ , | 11 ⟩ }| μ⟩, | ν⟩
การผลิตเป็นเอาท์พุทบางรัฐสอดคล้องกับผลลัพธ์ที่วัดที่ไหนสำหรับแต่ละ\}⟨ 1 | ρ 00 | 1 ⟩ ⩽ ⟨ 1 | ρ λ | 1 ⟩ ⩽ ⟨ 1 | ρ 11 | 1 ⟩ λ ∈ { μ , ν }ρ ∈ { ρ00, ρμ, ρν, ρ11}⟨ 1 | ρ00| 1⟩⩽⟨1 | ρλ| 1⟩⩽⟨1 | ρ11| 1 ⟩λ ∈ { μ , ν}
วงจรเป็นเพียงองค์ประกอบของสิ่งเหล่านี้ในทางที่สมเหตุสมผล เราอาจอนุญาตให้ใช้พัดลมในรูปแบบของวงจรที่ฝังหน่วยและ ; อย่างน้อยที่สุดเราควรอนุญาตให้ใช้แผนที่เหล่านี้ที่อินพุตเพื่อให้บิตอินพุต (คลาสสิคที่มีชื่อ) แต่ละสำเนาถูกคัดลอก| 1 ⟩ ↦ | 11 ⋯ 1 ⟩| 0⟩↦ | 00⋯0⟩| 1⟩↦ | 11⋯1⟩
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= | 0 ⟩⟨0|ρ μ = ρ เข้าพบ = | 0 ⟩ρ11=|1⟩⟨1|ρ μ = ρ เข้าพบ = | 1 ⟩ρμ=ρν=|0⟩⟨0|| μ ⟩ | เข้าพบ⟩ρμ=ρν=|1⟩⟨1|ตามลำดับสิ่งที่คนเราเลือกหรือจะเป็น|μ⟩|ν⟩
สำหรับค่าคงที่kหนึ่งอาจพิจารณาฐานเกตรวมถึงk -input- หนึ่งเอาท์พุทเกต วิธีที่ง่ายที่สุดในกรณีนี้อาจจะทำให้ประตูซึ่งอาจนำมาใช้ดังกล่าวข้างต้นการอนุญาตให้มีการสลายตัวของ subspacesของแต่ละ Hamming น้ำหนัก , และต้องการ
สำหรับแต่ละV w ⩽ H ⊗ k 2 0 ⩽ w ⩽ k max | ψ ⟩ ∈ V WG:H⊗k→HVw⩽H⊗k20⩽w⩽k0 ⩽ w < k
max|ψ⟩∈Vw⟨1|G(|ψ⟩⟨ψ|)|1⟩⩽min|ψ⟩∈Vw+1⟨1|G(|ψ⟩⟨ψ|)|1⟩
0⩽w<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 j ⩽ H ⊗ n 2 A j = U j E j
Ej={x∈{0,1}n:xj=1}
1⩽j⩽nH⊗n2เพื่อให้สอดคล้องกับข้อเสนอแบบไบนารี (ไม่ว่ารัฐจะเป็นของพื้นที่ย่อยหรือเป็นมุมฉากแทน) ซึ่งอาจเกิดขึ้นจากการวัด ตัวอย่างเช่นเราอาจพิจารณา subspacesโดย
เราอนุญาตให้analogues
เชิงปริมาณควอนตัมของการเชื่อมและการแยกของ subspaces:
nAj⩽H⊗n2A ∧ B = A ∩ B ; A ∨ B = A + B = { a + bAj=UjEj,where for each 1⩽j⩽nEj:={|x⟩:x∈Ej};Uj:H⊗n2→H⊗n2 a unitary of bounded complexity.
CΠCCΠK(R)R‖ΠC-ΠK(R)‖∞<A∧B=A∩B;A∨B=A+B={a+b:a∈A,b∈B}.
จากนั้นเราจะถามว่าการสร้างสันธานและการแยกช่องว่างแบบวนซ้ำเพื่อให้ได้พื้นที่เช่นนั้นโปรเจคเตอร์ไปยังแตกต่างจากโปรเจ็กเตอร์เพียงเล็กน้อยไปยังพื้นที่ที่ถูกทอดโดยฟังก์ชันตัวบ่งชี้ของกราฟที่มีขนาด ; เช่นดังนั้น
CΠCCΠK(r)r∥ΠC−ΠK(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 =0AjE⊥kx∈E¯kxk=0
หากความเป็นไปได้นี้ทำให้คุณคลื่นไส้คุณสามารถกำหนดให้มีมุมแยกออกจากอย่างน้อย (เพื่อให้ subspaces ดั้งเดิมของเรานั้นแย่ที่สุดโดยประมาณที่ไม่เอนเอียงจาก subspaces ที่บิตใดบิตหนึ่งถูกตั้งค่าเป็น 1)E ⊥ k πAjE⊥kπ2−1/poly(n)
ถ้าเราไม่กำหนดข้อ จำกัด เช่นนั้นดูเหมือนว่าการยอมรับว่าพื้นที่ย่อยที่ทับซ้อนกันสูงกับจะเป็นอุปสรรคต่อการประมาณ CLIQUE (r) ต่อไป; ไม่ว่าเราจะถูก จำกัด มากขึ้นหรือน้อยลงในการพิจารณาว่าไม่มีขอบที่แน่นอน (แทนที่จะมีอยู่แล้ว) หรือเราจะถูกบังคับให้เพิกเฉยต่อขอบใดขอบหนึ่งโดยสิ้นเชิง ดังนั้นฉันไม่เห็นว่ามันเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะกำหนดข้อ จำกัด ใด ๆ ในยกเว้นอาจเป็นไปได้ว่าพวกเขาทั้งหมดเป็นภาพของชุดโปรเจ็คเตอร์ที่ต้องเปลี่ยนไปถ้าเป้าหมายของเราคือการพิจารณาว่า " ที่แย่ที่สุดก็คือจำนวนที่คลาสสิกเพื่ออนุญาตให้ไม่ประตูที่อินพุท (และการมีพัดลมทั้งหมดเกิดขึ้นหลังจากการปฏิเสธ) A jE⊥kAj
อีกครั้งฉันยังไม่ชัดเจนว่าจะแทนที่ชุดฐานด้วย subspaces ตามอำเภอใจของก่อให้เกิดปัญหาที่น่าสนใจมากกว่าการใช้ subspaces ; แม้ว่าเราจะ จำกัด ตัวเองในกรณีของสูตร CNF (ไม่ว่าจะเป็นการเดินทางหรือไม่ใช่การเดินทาง) ผลที่เราได้รับจะสอดคล้องกับความคิดของความซับซ้อนของมิลโตเนียนที่ไม่หงุดหงิด รัฐที่เป็นตัวแทนของเก่า E JH⊗n2Ej