실제 푸리에 스펙트럼과 가짜 스펙트럼을 구별하는 복잡성은 무엇입니까?


26

P H의PH 시스템은 임의의 부울 함수 오라클 액세스가 제공된다 F : { 0 , 1 } N{ - 1 , 1 }f:{0,1}n{1,1} 두 푸리에 스펙트럼 ggHh .

함수의 푸리에 스펙트럼 f는f 로 정의 F : { 0 , 1 } NRF:{0,1}nR :

F(s)=x{0,1}n(1)(sxmod 2)f(x)F(s)=x{0,1}n(1)(sxmod 2)f(x)

하나 또는 진정한 푸리에 스펙트럼이다 이고 다른 하나는 푸리에 미지 랜덤 부울 함수에 속하는 스펙트럼 단지 위조.gghhff

기계 가 어떤 에 대해서도 근사 할 수 없다는 것을 보여주는 것은 어렵지 않습니다 .PHPHF(s)F(s)ss

높은 성공 확률로 결정하는 쿼리 복잡성은 무엇입니까?

이 문제가 아닌 경우 이후는 나에게 흥미 , 다음 하나가되는 오라클의 상대가 존재 함을 보여줄 수 이 아닌 부분 집합의 .PHPHBQPBQPPHPH


5
@Mirmojtaba : 문제와 동기를 알고 있지만 질문을 편집하고 "푸리에 스펙트럼"을 정의하고이 문제에 익숙하지 않은 독자 (또는 사용한 용어)에 대한 동기를 설명 할 수 있다면 좋을 것입니다. 그런 식으로 사람들로부터 더 많은 답변을 얻을 수 있습니다. 또한 일반적으로 질문을 편집하여 주석 스레드에 주석을 추가하는 대신 주석을 추가하는 것이 좋습니다. (독서들은 여러분의 질문을 읽고 의견이 아니라면됩니다.)
Robin Kothari

4
어쩌면 나는 문제를 오해했지만이 문제는 너무 어려운 것 같습니다. g와 h가 매우 가까운 경우 (1 비트 만 다르면) BQP 기계는 f의 정확한 푸리에 스펙트럼을 결정하는 방법은 무엇입니까? 검색 문제의 하한이 양자 컴퓨터에 어렵다는 것을 암시해서는 안됩니까?
Robin Kothari

7
더 기본적인 질문이 있습니다. 임의의 함수가 주어지면 그것이 실제로 부울 함수의 푸리에 스펙트럼인지 쉽게 알 수 있습니까?
Suresh Venkat

4
옆으로, 그는 crossposting 전에 이틀을 기다렸 기 때문에 여기에 아무런 대답을 얻지 못한 후에는 그렇게하는 것이 완벽하다고 생각합니다. 참조 해상도가 여기에 도달 : meta.cstheory.stackexchange.com/questions/673/...
수레 쉬 벤 카트를

2
PH 머신이란 무엇입니까? 실제로 쿼리 복잡성에만 관심이있는 경우에는 이것이 적절하지 않은 것 같습니다. 이 경우 문제는 단순한 선형 대수 문제로 귀결되는 것으로 보이며, 이로 인해 지수 쿼리가 복잡해질 수 있습니다.
domotorp

답변:


10

늦어서 죄송합니다. 멋진 질문입니다! 다른 사람들이 이미 지적했듯이, 이것이 바로 BQP 대 PH 논문 에서 질문을 한 이유와 2008 년에 4-5 개월 동안 성공하지 못한 채 작업 한 이유입니다. 질문에 대답하는 한 가지 방법은 내가 "일반화 된 Linial-Nisan 추측"이라고하는 훨씬 더 일반적인 진술이지만 불행히도 그 추측 은 적어도 깊이 3 이상의 회로에 대해서는 거짓으로 판명되었습니다 . (아직도 BQP와 AM 사이의 오라클 분리를 낳을 수있는 깊이 2 회로에 대해서는 아마도 사실이라고 생각합니다.) BQP와 PH 사이의 오라클 분리에 대한 최신 아이디어 (내가 아는 한 최신)는, Fefferman, Shaltiel, Umans멋진 후속 논문을 참조하십시오.


1
가리비의 질문에 대한 위의 진술이 동일하거나 약간 다른가? 그것은 당신의 상대적인 버전입니까?
vzn

1
약간의 변형이지만 동등한 것을 증명하기는 어렵지 않습니다. 첫째, 푸리에 검사를 해결할 수 있다면 Gharibi의 문제를 해결할 수도 있습니다 (g와 h에 대해 FC 알고리즘을 별도로 실행하십시오). 반대로, Gharibi의 문제를 해결할 수 있다면 FC 인스턴스가 주어지면 두 번째 FC 기능의 이름을 "g"또는 "h"로 무작위로 균일하게 지정하고 둘 중 하나 (각각 h 또는 g)를 다음과 같이 설정하십시오. 임의의 함수. Gharibi 알고리즘이 항상 FC 인스턴스에서 원래 기능을 선택하는 경우 인스턴스가 무작위가 아니라 관련되어 있다는 증거입니다.
Scott Aaronson

1
f가 P에있을 때 더 잘 알려져 있습니까?
길 칼라이

길 : 아니에요! 그런 다음 BQP에서 관련성이없는 약속 문제가 발생합니다.이 문제는 PH에 없습니다. 확실히 f와 g를 의사 난수 함수 (PH 머신이 사용할 수있는 것보다 큰 다항식으로 계산 된 시간)로 대체함으로써 오라클 문제의 "임의"사례를 시뮬레이션 할 수 있습니다. 어려운 부분은 오라클 문제의 "관련된"사례를 어떻게 시뮬레이트합니까 (f는 g의 푸리에 변환에 가깝습니다)? 즉, "게임 전체를 포기하지 않는"f와 g에 작은 회로를 어떻게 제공합니까? (시몬의 문제에서도 비슷한 문제가 발생합니다.)
Scott Aaronson

1

Scott Aaronson은이 질문에 대한 답을 전 세계에서 가장 좋은 사람 일 수 있습니다.이 사람이 게시 한 후에 더 나은 답변을 얻을 수 있습니다. 그는이 게시 된 질문이 소위 푸리에 검사 문제 ( 소위 의견에서 그에 대한 더 많은 참조) 에서 매우 작은 변형 인 것처럼 보이는 원래의 문제를 제안했습니다 . 이 문제는 QM 복잡성 이론의 핵심 개방 문제인 두 가지 중요한 복잡성 클래스 PH와 BQP를 분리하는 것과 밀접한 관련이 있거나 거의 동일하며 아마도 매우 어렵습니다. Aaronson 이외의 다른 사람에 의해 지금까지 문제에 대해 많은 직접 / 추가 연구가 수행 된 것으로 보이지 않으며 아마도 그조차도 (아마도 2 세가 조금 넘었 음).

그러나 여기에는 Aaronson 이외의 다른 누군가가 적어도 몇 가지 새로운 결과로 추측 / 문제에 초점을 맞추고 작성하는 논문이 있습니다.

지수 속도 향상은 Fernando GSL Brandão와 Michał Horodecki에 의해 일반적입니다

우리의 논문 [4]에서 우리는 푸리에 점검 문제 [1]를 일반화하고, 문제의 정의와 그것을 해결하는 양자 알고리즘에서 푸리에 변환이 큰 종류의 양자 회로로 대체 될 수 있음을 보여준다. 여기에는 임의의 (아벨 리아가 아닌) 유한 그룹에 대한 푸리에 변환 과 양자 회로 세트의 자연 분포로부터의 거의 긴 양자 회로가 모두 포함됩니다. 우리는 모든 이러한 회로에 대해 양자 및 사후 선택된 고전적 질의 복잡성의 지수 적 분리를 얻는다 .


부록 : Aaronson은 푸리에 검사 문제를 구체적 으로 Branda ~ o 논문의 참조 [1]에서 를 해결할 수있는 가능한 경로로 공식화했다 . BQPPH
vzn
당사 사이트를 사용함과 동시에 당사의 쿠키 정책개인정보 보호정책을 읽고 이해하였음을 인정하는 것으로 간주합니다.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.