Яка складність відрізняти справжні спектри Фур'є від фальшивого?


26

Машині PH надається доступ до оракула до випадкової булевої функції f:{0,1}n{1,1} та двох спектрів Фур'є g і h .

Спектри Фур'є функції f визначаються як F:{0,1}nR :

F(s)=x{0,1}n(1)(sxmod 2)f(x)

Один з або є справжніми спектрами Фур'є а другий - лише підроблені спектри Фур'є, що належать до невідомої випадкової булевої функції.ghf

Не важко показати, що машина не може навіть наблизити до жодної .F ( s ) sPHF(s)s

У чому полягає складність запиту щодо вирішення з високою ймовірністю успіху, який з них є істинним?

Мені це цікаво, оскільки якщо цієї проблеми немає в , то можна показати, що існує оракул, щодо якого не є підмножиною .B Q P P HPHBQPPН


5
@Mirmojtaba: Хоча я знаю проблему та мотивацію, було б непогано, якби ви могли відредагувати своє запитання та визначити "спектри Фур'є" та пояснити мотивацію читачам, які не знайомі з цією проблемою (або просто використовуваною термінологією). Ви можете отримати більше відповідей від людей таким чином. Крім того, зазвичай бажано, якщо ви редагуєте питання, щоб додавати додаткові коментарі, а не публікувати їх у потоці коментарів. (Так що читачам потрібно лише читати ваше запитання, а не коментарі.)
Робін Котарі

4
Можливо, я неправильно зрозумів проблему, але здається, що ця проблема занадто важка. Якщо g і h дуже близькі (скажімо, вони різняться лише в 1 біт), як машина BQP вирішує, який з них є правильним спектром Фур'є f? Чи не повинна нижня межа проблеми пошуку означати, що для квантових комп'ютерів це важко?
Робін Котарі

7
У мене є більш основне питання. з урахуванням довільної функції, чи легко визначити, чи це дійсно фур'є-спектр булевої функції?
Суреш Венкат

4
як осторонь, оскільки він чекав два дні перед перехресним постом, і що теж не отримавши відповіді тут, я вважаю, що це цілком добре. Дивіться також резолюцію, досягнуту тут: meta.cstheory.stackexchange.com/questions/673/…
Суреш Венкат

2
Що таке PH-машина? Насправді це здається неактуальним, якщо вас цікавить лише складність запитів, правда? У цьому випадку проблема, схоже, зводиться до простої задачі лінійної алгебри, яка, ймовірно, дає складність експоненціального запиту.
domotorp

Відповіді:


10

Вибачте, що я спізнююсь - це чудове питання! Як уже зазначали інші, саме тому я задав питання в моєму документі BQP vs. PH , і чому я провів 4 чи 5 місяців, працюючи над ним без успіху ще в 2008 році. Одним із способів відповісти на питання було б довести набагато більш загальне твердження, яке я назвав "Узагальненою лініально-Нісановою спорудою" ---, але, на жаль, ця гіпотеза виявилася помилковою , принаймні, для схем глибини 3 і вище. (Я все ще думаю, що це, мабуть, вірно для схем глибини-2, які принаймні принесуть поділ оракул між BQP та AM.) Для останніх ідей (останніх, наскільки я знаю) щодо розділення оракул між BQP і PH, дивіться приємний подальший документ від Fefferman, Shaltiel, Umans,


1
чи вищезгадане твердження Гарібі питання однакове чи дещо інше? це ваша релятивізована версія?
vzn

1
Це незначний варіант, але я вважаю, що не важко довести еквівалент. По-перше, звичайно, якщо ви можете вирішити перевірку Фур'є, то ви також можете вирішити проблему Гарібі (просто запустіть алгоритм FC окремо для g та h). І навпаки, якщо ви можете вирішити задачу Гарібі, то, задавши екземпляр FC, назвіть другу функцію FC або "g" або "h" рівномірно рівномірно, а іншу з двох (відповідно h або g) встановіть як випадкова функція. Якщо алгоритм Gharibi завжди вибирає оригінальну функцію з екземпляра FC, це є свідченням того, що екземпляр був пов'язаним, а не випадковим.
Скотт Ааронсон

1
Більш відомо, коли f знаходиться в P?
Гіл Калай

Гіл: Не дуже! Потім ви отримаєте нереалізовану проблему з обіцянками в BQP, про яку ми не знаємо, що це PH. Звичайно, ви могли б імітувати "випадковий" випадок проблеми oracle, замінивши f і g на псевдовипадкові функції (обчислені за часом, це більший поліном, ніж доступний у PH-машині). Важка частина полягає в тому, як ви моделюєте "споріднений" випадок проблеми оракула (де f близький до перетворення Фур'є з g)? Тобто, як ви забезпечуєте невеликі схеми для таких f і g, які не «віддають всю гру»? (Аналогічна проблема виникає з проблемою Саймона.)
Скотт Ааронсон

1

Скотт Ааронсон може бути найкращою людиною в світі, що відповість на це питання, можливо, він матиме кращу відповідь після того, як цей буде розміщений. він запропонував оригінальну проблему, про яку це розміщене питання видається дуже незначним варіантом, так звану проблему перевірки фур’є (більше запитів на це у коментарях). проблема тісно пов'язана / майже еквівалентна розділенню двох важливих класів складності PH та BQP, що є ключовою відкритою проблемою теорії складності QM, і, мабуть, дуже складно. не здається, що багато прямих / подальших досліджень з цього питання було зроблено поки що хтось, крім Ааронсона, а може навіть і не він (його, мабуть, лише трохи більше 2 років).

однак тут принаймні один документ, якийсь інший, ніж Аронсон, який фокусує / будує на здогадках / проблемі деякі нові результати.

Експоненціальні прискорення є загальними Fernando GSL Brandão та Michał Horodecki

У нашій роботі [4] ми узагальнюємо задачу перевірки Фур'є [1] та показуємо, що перетворення Фур'є, як у визначенні проблеми, так і в квантовому алгоритмі, що її вирішує, може бути замінено великим класом квантових схем. До них належать як перетворення Фур'є через будь-яку (можливо, неабелеву) кінцеву групу, так і майже будь-який досить довгий квантовий контур від природного розподілу на множині квантових схем. Ми отримуємо експоненціальні розділення квантових та післяобраних класичних складних запитів для всіх таких схем.


БQППН
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.