부울 함수의 푸리에 변환 샘플링의 복잡성


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양자 컴퓨터가 할 수있는 한 가지는 (아마도 BPP + 로그 깊이 양자 회로로도 가능) P에서 부울 값 함수 의 푸리에 변환을 근사 샘플링하는 것입니다.±1

푸리에 변환 샘플링에 대해 이야기 할 때 여기와 아래에서 . (필요한 경우 대략 정규화 됨).|에프^(엑스)|2

P의 근사 샘플링 부울 함수에 대한 P-FOURIER SAMPLING이라고하는 복잡성 클래스를 설명 할 수 있습니까? 이 수업에 완료된 문제가 있습니까?

부울 함수의 클래스 X가 계산 복잡성에 대해 말할 수있는 것을 감안할 때, 우리는 X에서 함수의 푸리에 변환을 샘플링하는 것을 샘플링하는 SAMPLING-X라고 할 수 있습니다. (X가 BQP이면 X-SAMPLING이라고 가정합니다. 여전히 양자 컴퓨터의 힘 안에 있습니다.)

SAMPLING-X가 P에있는 X의 예는 무엇입니까? SAMPLING-X가 NP-hard 인 흥미로운 예가 있습니까?

이 문제에는 흥미로운 몇 가지 변형이 있습니다. 푸리에 측에서는 근사 표본보다는 근사 표본 추출을 통해 (비전문적으로) 결정 문제에 대해 이야기 할 수 있습니다. 초기 측면에서, 확률 분포의 클래스 X로 시작하여 X에서 분포 D를 대략 샘플링하는 능력과 (정규화 된) 푸리에 변환을 대략 샘플링하는 능력 사이의 관계를 묻습니다.

요컨대이 질문에 대해 알려진 것입니다.

업데이트 : Martin Schwarz는 모든 푸리에 계수 자체가 다항식 수의 항목에만 집중되면 BPP에서 이러한 큰 계수를 근사화 할 수 있으며 (따라서 샘플도 가능함) Goldreich-Levin, 그리고 Kushilevitz-Mansour. 푸리에 계수를 다 항적으로 많은 계수 이상으로 분산시키는 푸리에 측을 대략 샘플링하기위한 확률 적 다항식 알고리즘이있는 흥미로운 함수 클래스가 있습니까?

나중에 추가 : 몇 가지 구체적인 문제를 언급하겠습니다.

1) P에서 부울 함수의 푸리에 변환을 대략적으로 샘플링하는 것이 얼마나 어려운가요?

a) Scott Aaronson이 아래의 의견에서 언급 한 한 가지 질문은 이것이 BPP가 아님을 보여주는 것입니다. 또는이 작업이 BPP에 있으면 약간의 붕괴가 발생한다는 선을 따라 약한 것이 있습니다. (Scot은 이것이 사실이라고 추측합니다.)

b) 또 다른 질문은이 작업이 일부 양자 기반 복잡성 클래스와 관련하여 어렵다는 것을 보여주는 것입니다. 예를 들어,이 작업을 수행 할 수있는 경우 로그 깊이 양자 컴퓨터 또는 이와 유사한 방식으로 지원되는 BPP의 의사 결정 문제를 해결할 수 있습니다.

2) Fourler 변환을 대략적으로 샘플링하는 부울 함수의 클래스는 P에 있습니다. 우리는 이것이 푸리에 계수가 다항식 많은 계수에 집중되어 있지만 매우 제한적인 것으로 보입니다.

3) PH에서 X-machine이 X-machine이 계산할 수있는 모든 함수의 푸리에 변환을 대략적으로 샘플링 할 수 있다는 복잡한 클래스 X가 있습니까?

4) 특히 n x n 육각형 그리드에서 퍼콜 레이션을위한 교차 이벤트의 푸리에 변환을 샘플링하는 문제에 관심이있었습니다.


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Gil, 이것이 당신에게 흥미가있는 경우 : Alex Arkhipov와 BosonSampling에 대한 작업을 시작하기 전에 내가 원했던 "원래"는 대략 푸리에 샘플링 문제, 즉 정확히 설명하는 문제가 아니라는 것입니다. 다항식 계층 구조가 붕괴되지 않는 한 BPP. 불행히도, 나는 그것을 증명하거나 그것에 대한 좋은 증거를 얻을 수 없었기 때문에 우리는 bosons와 "견고하게 # P- 완료"인 영구적으로 관심을 끌도록 동기를 부여했습니다. 그러나 PH가 무한하다고 가정하면 근사 푸리에 샘플링이 어렵다는 추측을 되풀이하고 싶습니다. :-)
Scott Aaronson

고마워요, 스캇은 매우 흥미 롭습니다. 다음 질문 편집에서 다른 사람들과 함께 당신의 추측을 언급하겠습니다.
Gil Kalai

BTW, Scott, BPP의 BOSONSAMPLING이 푸리에 샘플링에서도 PH의 붕괴를 의미한다는 것을 보여주는 지속 물을 통한 주장이 아닙니까?
길 칼라이

Gil : 그렇습니다. 정확한 샘플링 알고리즘의 경우 정확히 같은 주장이 적용됩니다. 그러나 대략적인 샘플링 알고리즘의 경우 확실하지 않습니다 .Arkhipov와 나는 iid Gaussian 행렬의 영속을 근사화하는 것은 # 평균적으로 P- 완료.
Scott Aaronson

답변:


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Kushilevitz-만수르 , 이론 확립 학습마다 해당 알고리즘에서 F ( X는 ) 즉,이 경우에만, 부족한 약 O ( P O L의 Y ( N에프^(엑스)영형(영형와이())Ω(1/영형와이())2

Ω(2/2)


고마워 마틴! AC ^ 0 함수조차도 Fouriet 변환에서 샘플링하는 것이 얼마나 어려운지 알지 못합니다. (심도 2의 경우, Mansour의 추측은 그것이 다항식 (무작위 화)이라고 주장한다.
Gil Kalai
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