Khoảng lấy mẫu từ các khối đa diện lồi với máy tính lượng tử


23

Máy tính lượng tử rất tốt để lấy mẫu phân phối mà chúng ta không biết cách lấy mẫu bằng máy tính cổ điển. Ví dụ: nếu f là hàm Boolean (từ đến ) có thể được tính trong thời gian đa thức thì với máy tính lượng tử, chúng ta có thể lấy mẫu một cách hiệu quả theo phân phối được mô tả bởi Mở rộng Fourier của f. (Chúng tôi không biết cách thực hiện với máy tính cổ điển.){1,1}n-1,1

Chúng ta có thể sử dụng máy tính lượng tử để lấy mẫu hoặc lấy mẫu một điểm ngẫu nhiên trong khối đa diện được mô tả bởi một hệ bất đẳng thức n trong các biến d không?

Chuyển từ bất đẳng thức sang các điểm có vẻ tương tự như một "biến đổi". Hơn nữa, tôi sẽ rất vui khi thấy một thuật toán lượng tử ngay cả khi bạn sửa đổi phân phối, ví dụ như xem xét sản phẩm của phân phối Gaussian được mô tả bởi các siêu phẳng của khối đa diện hoặc một số thứ khác.

Một vài lưu ý: Dyer, Frieze và Kannan đã tìm thấy một thuật toán thời gian đa thức cổ điển nổi tiếng để xấp xỉ mẫu và tính toán khối lượng của một khối đa diện. Thuật toán dựa trên bước đi ngẫu nhiên và trộn nhanh. Vì vậy, chúng tôi muốn tìm một thuật toán lượng tử khác nhau cho cùng một mục đích. (OK, chúng ta có thể hy vọng rằng một thuật toán lượng tử cũng có thể dẫn đến những điều trong bối cảnh này mà chúng ta không biết phải làm theo cách cổ điển. Nhưng để bắt đầu, tất cả những gì chúng ta muốn là một thuật toán khác, điều này phải có thể.)

Thứ hai, chúng tôi thậm chí không nhấn mạnh vào việc lấy mẫu phân phối thống nhất. Chúng tôi sẽ rất vui khi lấy mẫu một số phân phối tốt khác được hỗ trợ một cách đại khái trên khối đa diện của chúng tôi. Có một lập luận của Santosh Vampala (và cả tôi trong một bối cảnh khác) dẫn từ lấy mẫu đến tối ưu hóa: nếu bạn muốn tối ưu hóa mẫu f (x) để tìm một điểm y trong đó f (x) là điển hình. Thêm ràng buộc {f (x)> = f (y)} và lặp lại.


Vì vậy, bạn muốn một thuật toán lượng tử đạt được điều tương tự như thuật toán cổ điển hiện có, nhưng sử dụng một cách tiếp cận khác nhau không cần thiết? Hay bạn muốn thuật toán lượng tử đạt được điều gì đó khác biệt? Nếu bạn muốn tạo ra sự chồng chất lên các điểm mạng trong khối đa diện, thì tôi nghĩ điều này có thể đạt được bằng arXiv: quant-ph / 0301023.
Aram Harrow

Đúng, về cơ bản, mục tiêu rõ ràng nhất là đưa ra một thuật toán lượng tử khác nhau đạt được điều tương tự (hoặc thậm chí yếu hơn, ví dụ như thay đổi phân phối) so với thuật toán cổ điển hiện có.
Gil Kalai

Frieze được đánh vần là z. Liên kết đến bài báo là dx.doi.org/10.1145/102782.102783
Guilherme D. da Fonseca

3
làm thế nào về bài viết này ( arxiv.org/abs/quant-ph/0606202 ). Có vẻ như bạn có thể sử dụng điều này để lấy mẫu.
Marcos Villagra

Câu trả lời:


5

Như bài đăng thừa nhận, sự tồn tại của thuật toán thời gian đa thức cổ điển để ước tính thể tích của một đa giác lồi là một yếu tố thay đổi cuộc chơi. Một thuật toán lượng tử ít có khả năng thú vị trừ khi nó cạnh tranh với các thuật toán cổ điển. Rốt cuộc, không có tiêu chí đó, bất kỳ thuật toán cổ điển nào cũng có thể được gọi đơn giản là thuật toán lượng tử.

Điều đó nói rằng, vẫn còn chỗ cho việc tăng tốc đa thức, và quan điểm chính, được biết đến cho loại tăng tốc đó là đi bộ lượng tử, đặc biệt là xem xét gia tốc cổ điển trong trường hợp này dựa trên bước đi ngẫu nhiên tốt. (Thật vậy, bất kỳ thuật toán lượng tử nào cũng có thể được xem là bước đi lượng tử, nhưng đối với một số thuật toán, điều này không nhất thiết phải khai sáng.) Các bài báo khác nhau trong tài liệu QC đã chỉ ra rằng các thuật toán để ước tính thể tích của một đa giác lồi sử dụng bước đi ngẫu nhiên, và rằng có thể có gia tốc từ bước đi lượng tử. Vì vậy, có vẻ như các nhà nghiên cứu biết đề xuất này, nhưng không ai đã cố gắng tìm ra gia tốc đa thức nào bạn có thể nhận được cho vấn đề này. Bạn có thể không nhận được bất cứ điều gì nếu thuật toán cổ điển tốt nhất có một số loại spoiler,

Dưới đây là một tập hợp các giấy tờ mà tất cả đề cập đến ý tưởng cơ bản trong việc thông qua; một lần nữa, Google Scholar dường như đề xuất rằng không ai đã đi xa hơn.

  1. arXiv: quant-ph / 0104137 - Lượng tử đi trên Hypercube
  2. arXiv: quant-ph / 0205083 - Bước đi ngẫu nhiên lượng tử đạt tốc độ nhanh hơn theo cấp số nhân
  3. arXiv: quant-ph / 0301182 - Trang trí trong các bước lượng tử rời rạc
  4. arXiv: quant-ph / 0304204 - Kiểm soát bước đi lượng tử rời rạc: tiền xu và trạng thái nội tại
  5. arXiv: quant-ph / 0411065 - Lượng tử đi trên một dòng có hai hạt vướng víu
  6. arXiv: quant-ph / 0504042 - Sự vướng víu trong bước đi lượng tử được đặt trên các biểu đồ thông thường
  7. arXiv: quant-ph / 0609204 - Tăng tốc lượng tử của các quá trình trộn cổ điển
  8. arXiv: 0804.4259 - Tăng tốc thông qua lấy mẫu lượng tử
  9. Một cách tiếp cận ngẫu nhiên đi bộ đến các thuật toán lượng tử
  10. Bước đi lượng tử rời rạc để giải phương trình phi tuyến trên các trường hữu hạn

Mặt khác của các thuật toán cổ điển để ước tính khối lượng của một đa giác lồi là lập trình tuyến tính. Tôi không biết đã có bất kỳ tiến triển nào khi tìm gia tốc lượng tử cho điều đó. Có vẻ khó tránh khỏi một giai đoạn lập trình tuyến tính để đặt đa giác lồi vào vị trí thuận lợi để lấy mẫu.


1
Chào mừng bạn đến với TCS tràn Greg, cảm giác bạn luôn ở đây ...
Gil Kalai 17/05/2015
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.