将真实的傅立叶光谱与假的光谱区分开来的复杂性是什么?


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PH机给出预言访问随机布尔函数f:{0,1}n{1,1},以及两个傅立叶光谱gh

一个函数的傅立叶光谱f被定义为F:{0,1}nR

F(s)=x{0,1}n(1)(sxmod 2)f(x)

一个的或是真正傅立叶光谱和另一种是仅有一个假的傅立叶光谱属于一个未知的随机布尔函数。ghf

不难证明机甚至不能近似于任何。PHF(s)s

以高成功概率决定哪一个是真实的查询的查询复杂度是多少?

有趣的是我,因为如果这个问题是不是在,那么可以表明,一个Oracle相对于它存在在没有一个子集。PHBQPPH


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@Mirmojtaba:虽然我知道问题和动机,但是如果您可以编辑问题并定义“傅立叶谱”并为不熟悉此问题(或只是使用过的术语)的读者解释动机,那将是很好的。这样,您可能会从人们那里获得更多答案。另外,通常最好编辑问题以添加其他评论,而不是将其发布在评论主题中。(这样,读者只需要阅读您的问题,而无需评论即可。)
Robin Kothari 2010年

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也许我误解了这个问题,但似乎这个问题太难了。如果g和h非常接近(例如,它们仅相差1位),那么BQP机器如何确定哪个是f的正确傅立叶频谱?搜索问题的下限难道不意味着量子计算机很难做到这一点吗?
罗宾·科塔里

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我还有一个更基本的问题。给定一个任意函数,是否容易判断它是否确实是布尔函数的傅立叶谱?
Suresh Venkat 2010年

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顺便说一句,因为他等了两天才可以交叉张贴,而且在这里也没有得到答案,我认为这样做是完全可以的。又见分辨率达到了这里:meta.cstheory.stackexchange.com/questions/673/...
苏雷什Venkat

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什么是PH机?实际上,如果您仅对查询复杂性感兴趣,那么这似乎无关紧要,对吧?在这种情况下,问题似乎可以归结为一个简单的线性代数问题,它可能会带来指数查询复杂性。
domotorp

Answers:


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抱歉,我迟到了-这是一个很棒的问题!正如其他人已经指出的那样,这就是为什么我在BQP与PH文件中提出问题的原因,以及为什么我花了4到5个月的时间来解决这个问题,而在2008年却没有成功。答案的一种方法是证明我称之为“广义Linial-Nisan猜想”的更笼统的说法,但不幸的,至少对于深度3和更高的电路,该猜想是错误的。(我仍然认为深度2电路可能确实如此,这至少会在BQP和AM之间产生预兆分离。)对于最近的想法(据我所知,最新的说法)是关于BQP和PH之间的预兆分离,请参阅费弗曼,沙尔蒂尔,乌曼斯精彩后续论文,


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加里比对上述问题的陈述是相同还是略有不同?是您的相对版本吗?
vzn

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这是一个微小的变体,但我认为不难证明它是等效的。首先,当然,如果您可以解决傅立叶检查,那么您也可以解决Gharibi的问题(只需针对g和h分别运行FC算法)。相反,如果您可以解决Gharibi的问题,则给定FC的一个实例,将第二个FC函数随机统一命名为“ g”或“ h”,然后将两者中的另一个(分别为h或g)设置为随机函数。如果Gharibi算法始终从FC实例中选择原始函数,则表明该实例是相关的,而不是随机的。
Scott Aaronson

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当f在P中时知道更多吗?
吉·凯莱

吉尔:真的不是!然后,您会在BQP中遇到一个无法解决的承诺问题,我们不知道这是在PH中。当然,您可以通过用伪随机函数替换f和g来模拟oracle问题的“随机”情况(按时间计算,该时间比PH机可用的多项式大)。困难的部分是,如何模拟oracle问题的“相关”情况(其中f接近g的傅立叶变换)?即,您如何为f和g提供小的电路,而不会“放弃整个游戏”?(西蒙的问题也发生了类似的问题。)
Scott Aaronson

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斯科特·亚伦森(Scott Aaronson)可能是世界上回答这个问题的最佳人选,也许他在发布这个问题后会有更好的答案。他提出了最初的问题,该问题似乎与上面提到的问题略有不同,即所谓的傅立叶检查问题(有关注释的更多参考文献)。该问题与分离两个重要的复杂度类别PH和BQP密切相关/几乎等效,这是QM复杂度理论的一个关键开放问题,并且可能非常困难。到目前为止,除了亚伦森以外,甚至没有他(似乎只有2岁多一点)的人,似乎都没有对此问题进行过很多直接/进一步的研究。

但是,这里至少有Aaronson以外的其他人撰写的一篇论文,着重/建立在猜想/问题上,并获得了一些新的结果。

指数加速由Fernando GSLBrandão和MichałHorodecki通用

在我们的论文[4]中,我们推广了傅立叶检查问题[1],并表明在问题的定义和解决该问题的量子算法中,傅立叶变换都可以被一大类量子电路所代替。这些既包括对任何(可能是非阿贝尔)有限群的傅立叶变换,也包括来自量子电路集合上自然分布的几乎任何足够长的量子电路。我们为所有此类电路获得了量子和后选经典查询复杂度的指数间隔。


附录:Aaronson 专门将傅立叶检验问题公式化为解决 [1]中的的可能/合理途径。BQPPH
vzn
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