从恒定数量的源中产生“无限”的随机性


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最近,我遇到了Coudron和Yuen撰写的有关使用量子设备进行随机扩展的论文。这项工作的主要结果是,可以从恒定数量的源中生成“无限”的随机性(即,生成的随机位的数量仅取决于协议的轮次,而不取决于源的数量。 )。

天真的,这听起来让我觉得结果允许对任何带有量子源的随机算法进行去随机化处理,并且暗示着在相应的量子类中包含了随机复杂性类。

但是我并不真正了解量子信息理论,并且我肯定我缺少很多微妙之处。更不用说如果这样的主张是可能的,那么作者本来可以做到的。所以我的问题是:

本文(以及所有相关工作)中描述的“无限随机扩展”的存在是否暗含了针对随机复杂性类的某种非随机化陈述?如果不是,为什么不呢?

更新:斯科特·亚伦森(Scott Aaronson)向我指出了这一领域和上述论文的出色的高级概述。不幸的是我仍然很困惑:)。


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这不是直接解决这个问题,而是在麻省理工学院理论博客上,两位作者之一对这一领域和结果进行了另一次高级描述和讨论。
Clement C.

我认为量子随机扩展解决了去随机化的一个正交问题。特别是,它假定您已经具有可以产生随机位的设备。要解决的问题是验证这些设备的随机性,这本身需要使用随机测试。扩展是指测试需要多少随机性,而设备在测试期间又产生了多少新的随机性。
托马斯

Answers:


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Suresh,这是一个很好的问题!

我们的随机性扩张结果并没有暗示任何复杂的理论结果。这是理解结果的一种方法:我们相信量子力学支配着世界,在这种假设下,有一些量子器件会产生真正的,真实的,信息论的随机性。

但是,想象一下您对这些声称做这种奇怪的量子东西并产生随机性的盒子不信任(对于某些人,这可能不需要太多想象力)。您不想处理量子位。您所了解的只是古典位串。

随机性扩展是一个协议,您可以作为一个经典的验证者,与一堆黑匣子进行交互(认为它们是非通信证明),并且在使用这些黑匣子运行协议之后,您已经证明它们的输出包含很高的熵-如果证明是正确的话。此外,开始时的随机量远小于您证明的输出熵。

换句话说,它是生成随机性的交互式证明

因此,它的唯一“随机化”方面是争辩说协议本身需要小的启动随机性。但是结果却是非去随机化的:盒子产生的输出是真正的随机性,而不是伪随机性(即没有计算假设)。


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我知道了。因此,在“正常”非随机化参数(例如通过扩展器)中,“算法设计器”构成了正确性证明。这是一个实际的交互式证明,它建立了随机性证明,这是不同的。
Suresh Venkat 2015年

没错!
亨利·袁
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