Questions tagged «quantum-computing»

量子计算和与量子力学有关的计算问题

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Shor最初发现Shor算法的减少吗?
这是一个“历史性问题”,而不是研究性问题,但这是Peter Shor最初发现Shor的因式分解算法中对阶数查找的经典归约,还是先前已知?是否有一篇文章描述了Shor之前的减少量,还是仅仅是所谓的“民间结果”?还是仅仅是同一篇论文中的另一个突破?

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一个非常简单的量子程序将是什么样?
考虑到世界上第一个可编程量子光子芯片的发布,我想知道用于使用量子纠缠的计算机的软件是什么样的。我写过的第一个程序就是 for i = 1 to 10 print i next i 谁能以伪代码或高级语言给出使用量子光子芯片(或类似硬件)的相当简单的代码示例?我很难使概念从传统编程过渡到纠缠等。

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Wiesner量子货币的严格安全证明?
斯蒂芬·维斯纳(Stephen Wiesner)在其著名的论文“共轭编码”(1970年左右)中提出了一种量子货币方案,该方案无条件地不可伪造,前提是发卡银行可以使用巨大的随机数表,并且可以携带钞票回到银行进行验证。在Wiesner的方案中,每张钞票由一个经典的“序列号”以及一个由量子比特组成的量子货币状态组成,每个量子比特| ψ 小号 ⟩sss|ψs⟩|ψs⟩|\psi_s\ranglennn |0⟩, |1⟩, |+⟩=(|0⟩+|1⟩)/2–√, or |−⟩=(|0⟩−|1⟩)/2–√.|0⟩, |1⟩, |+⟩=(|0⟩+|1⟩)/2, or |−⟩=(|0⟩−|1⟩)/2.|0\rangle,\ |1\rangle,\ |+\rangle=(|0\rangle+|1\rangle)/\sqrt{2},\ \text{or}\ |-\rangle=(|0\rangle-|1\rangle)/\sqrt{2}. 该银行还记得的经典描述每一个。因此,当将带回银行进行验证时,银行可以以正确的基础测量每个量子位(或),并检查其是否获得正确的结果。小号| ψ 小号 ⟩ | ψ 小号 ⟩ { | 0 ⟩ ,| 1 ⟩ } | + ⟩ ,| - ⟩|ψs⟩|ψs⟩|\psi_s\ranglesss|ψs⟩|ψs⟩|\psi_s\rangle|ψs⟩|ψs⟩|\psi_s\rangle{|0⟩,|1⟩}{|0⟩,|1⟩}\{|0\rangle,|1\rangle\}|+⟩,|−⟩|+⟩,|−⟩{|+\rangle,|-\rangle} 另一方面,由于不确定性关系(或者说,无克隆定理),如果不知道正确碱基的伪造者试图复制,那么“直观上就很明显”。对于某些常数,造假者的两个输出状态均通过银行的验证测试的概率最多为。此外,无论伪造者采用哪种策略,都应采用与量子力学一致的策略(例如,即使伪造者在上使用奇特的纠缠测量),也应如此。ç Ñ ç &lt; 1 | ψ 小号 ⟩|ψs⟩|ψs⟩|\psi_s\ranglecncnc^nc&lt;1c&lt;1c<1|ψs⟩|ψs⟩|\psi_s\rangle 但是,在撰写有关其他量子货币方案的论文时,我和我的合著者意识到我们从未在任何地方看到上述要求的严格证据,或者在没有明确的上限:无论是在Wiesner的原始论文还是以后的任何论文中, …

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物理结果为TCS?
显然,理论物理的结果对理论计算机科学的许多子领域产生了重大影响。这的两个例子是 量子计算 统计力学结果用于复杂性分析/启发式算法。 所以我的问题是我缺少哪些主要领域? 我的动机很简单:我是一位理论物理学家,他是通过量子信息来到TCS的,我对这两个领域重叠的其他领域感到好奇。 这是一个相对较软的问题,但我并不是说这是一个大问题。我正在寻找重叠部分很大的区域。

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与?
复杂性理论的中心问题可以说是 vs。PPPñPñPNP 然而,由于自然是量子,它似乎更自然要考虑的类(即决策问题可以解决在多项式时间内量子计算机,至多1/3的所有实例的错误概率)ANS(量子相当于的)来代替。乙QP乙问PBQPQ M一种问中号一种QMAñPñPNP 我的问题: 1)与问题的解决方案是否可以解决与?PPPñPñPNP乙Q P乙问PBQP问 M一种问中号一种QMA 2)相对化,自然证明和代数化这三个障碍是否也适用于与问题?乙Q P乙问PBQP问 M一种问中号一种QMA

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的后果
作为一名TCS业余爱好者,我正在阅读一些流行的,非常入门的有关量子计算的材料。这是到目前为止我已经学到的一些基本信息: 量子计算机无法解决多项式时间内的NP完全问题。 “量子魔术还不够”(Bennett等人,1997):如果抛开问题结构,仅考虑可能解的空间,那么即使一台量子计算机也需要约√2n2n2^n步骤来找到正确的步骤(使用格罗弗算法)2n−−√2n\sqrt{2^n} 如果找到了用于NP完全问题的量子多项式时间算法,则它必须以某种方式利用问题结构(否则,项目符号2会与之矛盾)。 我有一些(基本)问题,到目前为止,似乎没有人在此站点上问过(也许是因为它们是基本的)。假设有人发现了一个有界错误量子多项式时间算法(或任何其他NP完全问题),从而将小号甲Ť在乙Q P,并暗示Ñ P ⊆ 乙Q P。SATSATSATSATSATSATBQPBQPBQPNP⊆BQPNP⊆BQPNP \subseteq BQP 问题 这种发现的理论后果是什么?复杂性类别的整体情况将如何受到影响?哪些班级将与其他班级相等? 这样的结果似乎表明,量子计算机比传统计算机具有天生的优势。诸如此类的结果对物理学有何后果?它会为物理学中任何未解决的问题带来一些启发吗?得出类似结果后,物理学会改变吗?我们知道的物理定律会受到影响吗? 以足够普遍的方式(即独立于特定实例的方式)利用问题结构的可能性(或没有)似乎是P = NP问题的核心。现在,如果找到了的有界误差多项式时间量子算法,并且必须利用问题结构,那么它的结构-开发-策略在经典情况下是否也可以使用?是否有任何证据表明这种结构开发对于量子计算机而言可能是可行的,而对于经典计算机而言则是不可能的?SATSATSAT

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什么是量子计算模型?
我偶尔听到人们谈论量子算法,状态以及同时考虑多种可能性的能力,但我从未设法让任何人解释其背后的计算模型。明确地说,我不是在问量子计算机是如何物理构造的,而是在如何从计算的角度来看它们。


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古典SAT上有什么量子算法可以改进吗?
经典算法可以在时间(随机)或1.3303 n时间(确定性)中求解3-SAT 。(参考:SAT的最佳上限)1.3071n1.3071n1.3071^n1.3303n1.3303n1.3303^n 为了进行比较,在量子计算机上使用Grover算法将寻找并提供随机化的解决方案。(这可能仍然需要知道可能有或没有多少解决方案的知识,我不确定这些界限是否仍然有必要。)这显然要糟得多。是否有任何量子算法的性能优于最佳经典算法(或至少- 几乎一样好?)1.414n1.414ñ1.414^n 当然,如果有足够的工作空间,经典算法可以在量子计算机上使用。我想知道固有的量子算法。

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如果P = NP为真,那么量子计算机会有用吗?
假设P = NP为真。那么,在构建量子计算机方面是否会有任何实际应用,例如更快地解决某些问题,或者基于P = NP为真的事实,这种改进是否无关紧要?如果将量子计算机构建在P = NP的世界(而不是P!= NP的世界)中,您将如何表征效率的提高? 这是有关我要寻找的内容的虚构示例: 如果P!= NP,我们看到复杂度等级ABC等于量子复杂度等级XYZ ...但是,如果P = NP,ABC等级倒塌为相关的UVW等级。 (动机:我对此很好奇,并且对量子计算还比较陌生;如果问题还不够完善,请移植此问题。)

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经典定理的量子证明
我对一些问题的例子感兴趣,在这些问题中,似乎与量子力学/信息无关的定理(例如,关于纯经典物体的某些陈述)可以使用量子工具来证明。古典定理的量子证明调查(A. Drucker,R。Wolf)给出了此类问题的很好的清单,但是肯定还有很多。 与真实和复杂的分析类似,其中不仅可以进行量子证明而且还可以进行“更多照明”的示例尤其令人感兴趣,其中将实际问题置于复杂的环境中通常会使问题更加自然(例如,几何形状更简单,因为被代数封闭等); 换句话说,量子世界是其“自然栖息地”的古典问题。CC\mathbb{C} (我并不是在这里以任何精确的意义来定义“量子性”,而且有人可能会争辩说所有这样的论点最终都可以归结为线性代数;嗯,人们还可以使用复数来转换任何论点以仅使用实数对,但是那又是什么呢? ?)

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Shor的因式分解算法帮助
我在完全了解Shor分解因数算法的最后步骤时遇到了一些麻烦。 给定我们要分解的,我们选择一个随机x,其阶数为r。ñNNXxxrrr 第一步涉及设置寄存器并应用Hadamard运算符。第二步,应用线性算子。第三步,测量第二个寄存器(我相信可以稍后执行此步骤)。第四步,将离散傅里叶变换应用于第一寄存器。然后我们测量第一个寄存器。 这是我有点朦胧的地方: 我们得到的形式测量。∣j,xkmodN⟩∣j,xkmodN⟩\mid j , x^k \textrm{mod} N \rangle 由此我们可以找到分数j的收敛,收敛是阶r的可能值。在这里,我们是否只是尝试所有&lt;N的收敛子,如果没有找到r作为收敛子之一,是否要重新开始?j2qj2q \frac{j}{2^q} rr r &lt;N&lt;N < N rr r 另外,可能值的概率有何不同?他们以我的方式认为它们应该都具有相同的概率,但是Shor的论文说不是这样吗?jj j 只是有些困惑,因为有些报纸似乎在说不同的话。 谢谢。


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具有有效量子解的NP中间问题
Peter Shor 表明,BQP中存在两个最重要的NP中间问题,即分解和离散对数问题。相反,最著名的SAT量子算法(Grover搜索)仅比经典算法产生了二次改进,这表明NP完全问题在量子计算机上仍然是棘手的。正如Arora和Barak所指出的那样,BQP中也存在一个问题,而该问题在NP中并不为人所知,这导致了这两个类无法比拟的猜测。 关于为什么这些NP中间问题存在于BQP中,是否有任何知识/猜想,但是为什么SAT(据我们所知)却没有?其他NP中间问题是否也遵循这种趋势?特别是BQP中的图同构吗?(这个人Google不好用)。

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近似计数问题捕获BQP
在黑匣子模型中,确定BPP机器在输入x上的输出的问题是确定加法误差为1/3的E r M (x ,r )的近似计数问题(例如) 。中号(x ,r )M(x,r)M(x,r)XxxË[R中号(x ,r )ErM(x,r)E_r M(x,r) BQP是否有类似的问题?Ken Regan的评论暗示了这样的问题 您可以将BPP问题简化为近似一个#P函数,但是使用BQP,您得到的是两个#P函数的差,将它们称为和g。当f − g接近零时,分别近似f和g并不能帮助您近似f − g!FffGggFffGggF- 摹f−gf - gF- 摹f−gf - g BQP确实为您提供了一些帮助:当输入上的BQP问题的答案为是时,您会得到f (x )− g (x )接近2 m的平方根,其中计数谓词定义了f在替换x之后,g和g具有m个二进制变量。(没有绝对值条;“神奇地”总是得到f (x )&gt; g (x )。在BQP量子电路的通用表示下,mXxxf(x)−g(x)f(x)−g(x)f(x) - g(x)2m2m2^mfffgggxxxf(x)&gt;g(x)f(x)&gt;g(x)f(x) > g(x)mmm 变为Hadamard门的数量。)如果答案为否,则差接近0。 您能否精确地提出与BQP尽可能接近的问题?我希望有一些类似的东西:赋予黑盒对函数访问权,g将X映射到Y,并承诺...,将f - g估计到ε内。f,gf,gf,gXXXYYYf−gf−gf-gεε\varepsilon

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