Поліном Джонса


12

Існує багато досить стандартних квантових алгоритмів, які можна зрозуміти в дуже схожих рамках, починаючи з алгоритму Дойча Саймона, пошуку Гровера, алгоритму Шора тощо.

Один алгоритм, який, здається, зовсім інший, - це алгоритм оцінки полінома Джонса . Більше того, здається, що це вирішальний алгоритм, щоб зрозуміти в тому сенсі, що це повна BQP проблема: він демонструє всю потужність квантового комп'ютера. Крім того, для варіанту проблеми це DQC-1 в комплекті , тобто він демонструє всю потужність одного чистого кубіта .

У статті про алгоритм полінома Джонса дуже алгоритм представлений алгоритм щодо інших квантових алгоритмів. Чи є більш подібний / звичний спосіб, який я можу зрозуміти алгоритм (конкретно, унітарна у варіанті DQC-1, або просто вся схема у варіанті BQP-повної)?U

Відповіді:


6

Ця відповідь є більш-менш резюме документа, присвяченого Ахаронову-Джонсу-Ландау, з яким ви пов’язані, але з усім, що не пов'язане безпосередньо з визначенням вилученого алгоритму. Сподіваємось, це корисно.

Алгоритм Ахаронова-Джонса-Ландау наближає поліном Джонса до платівкового закриття тасьми в k- му корені єдності, усвідомлюючи це як (деяке переосмислення) матричного елемента певної унітарної матриці U σ , зображення σ при певному унітарному представництві групи коси B 2 n . З огляду на реалізацію U σ як квантового кола, наближення його матричних елементів прямо за допомогою тесту Адамара . Нетривіальна частина наближається до U σ як квантового кола.σkUσσB2nUσUσ

Якщо - коса на 2 n пасмах з m перетинами, ми можемо записати σ = σ ϵ 1 a 1 σ ϵ 2 a 2σ ϵ m a m , де a 1 , a 2 , , a m{ 1 , 2 , , 2 n - 1 } , ϵ 1 , ϵ 2 ,σ2nmσ=σa1ϵ1σa2ϵ2σamϵma1,a2,,am{1,2,,2n1} , а σ i - генератор B 2 n, що відповідає перетину i- ї нитки через ( i + 1 ) st. Досить описати U σ i , оскільки U σ = U ϵ 1 σ a 1U ϵ m σ a m .ϵ1,ϵ2,,ϵm{±1}σiB2ni(i+1)UσiUσ=Uσa1ϵ1Uσamϵm

Для визначення спочатку наводимо певний підмножина стандартної основи C 2 2 n, на яку U σ i діє нетривіально. Для ψ = | б 1 б 2б 2 н , нехай я ' ( ψ ) = 1 + Σ я ' J = 1 ( - 1 ) 1 - б J . Назвемо ψUσiC22nUσiψ=|b1b2b2ni(ψ)=1+j=1i(1)1bjψ допустимо, якщо для всіх i { 1 , 2 , , 2 n } . (Це відповідає ψ, що описує шлях довжиною 2 n на графіку G k, визначеному в статті AJL.) Нехай λ r = { sin ( π r / k ), якщо  1 r 1i(ψ)k1i{1,2,,2n}ψ2nGkНехайA=ie-πi/2k(це помилково введено в роботі AJL; також зауважимо, що тут і тільки тут,i=

λr={sin(πr/k)if 1rk1,0otherwise.
A=ieπi/2k не є індексомi). Запишітьψ=| ψibib i + 1, деψi- першеi-1бітψ, а нехайzi= i - 1 (ψi). Тоді U σ i ( | ψ i 00 )i=1iψ=|ψibibi+1ψii1ψzi=i1(ψi) ВизначимоU σ i (ψ)=ψдля неприпустимих базових елементівψ.
Uσi(|ψi00)=A1|ψi00Uσi(|ψi01)=(Aλzi1λzi+A1)|ψi01+Aλzi+1λzi1λzi|ψi10Uσi(|ψi10)=Aλzi+1λzi1λzi|ψi01+(Aλzi+1λzi+A1)|ψi10Uσi(|ψi11)=A1|ψi11
Uσi(ψ)=ψψ

UσinkUσii1zizikUσiUσi1zik1

Отже, резюмувати:

  1. σB2nm
  2. σ=σa1ϵ1σa2ϵ2σamϵm
  3. i{1,2,,m}Uσaiϵi=1
  4. Uσ
  5. |101010
  6. σe2πi/k

3

Ви згадали п'ять робіт у запитанні, але один документ, який залишається невідомим, - це експериментальна реалізація у 2009 році . Тут ви знайдете фактичну схему, яка використовувалася для оцінки полінома Джонса:

введіть тут опис зображення

Це може бути найближчим, коли ви потрапите до «більш знайомої» презентації алгоритму, оскільки інтерес до полінома Джонса та до DQC-1 дещо занепав з 2009 року.

Більш детально про цей експеримент можна ознайомитись у дисертації Джини Пасанте .


1
Un

Ласкаво просимо. Так, це був 4-сторінковий PRL з деталями, не поясненими так ретельно, як хотілося б - можливо, на веб-сторінці журналу є "Додатковий матеріал", який краще пояснює "U". Поліном Джонса та DQC-1 були популярні близько 2008-2009 років, але я відтоді переставав слухати про нього.
користувач1271772
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.