It is a useful fact in classical computer science that many search problems are reducible to decision problems; this has led to decision problems being regarded as the $\textit{de facto}$ computational task to study in complexity theory. In this work, we explore search-to-decision reductions for quantum search problems, wherein a quantum algorithm makes queries to a classical decision oracle to output a desired quantum state. In particular, we focus on search-to-decision reductions for $\mathsf{QMA}$, and show that there exists a quantum polynomial-time algorithm that can generate a witness for a $\mathsf{QMA}$ problem up to inverse polynomial precision by making one query to a $\mathsf{PP}$ decision oracle. We complement this result by showing that $\mathsf{QMA}$-search does $\textit{not}$ reduce to $\mathsf{QMA}$-decision in polynomial-time, relative to a quantum oracle. We also explore the more general $\textit{state synthesis problem}$, in which the goal is to efficiently synthesize a target state by making queries to a classical oracle encoding the state. We prove that there exists a classical oracle with which any quantum state can be synthesized to inverse polynomial precision using only one oracle query and to inverse exponential precision using two oracle queries. This answers an open question of Aaronson from 2016, who presented a state synthesis algorithm that makes $O(n)$ queries to a classical oracle to prepare an $n$-qubit state, and asked if the query complexity could be made sublinear.


翻译:古典计算机科学的一个有用事实是, 许多搜索问题可以被简化为决策问题; 这导致将决定问题视为在复杂理论中研究的计算任务 $\ textit{ deactual} 美元。 在这项工作中, 我们探索量子搜索问题的搜索到决定的减少, 通过量子算法查询一个古典决定或奇迹来输出一个想要的量子状态。 特别是, 我们注重的是对于$\ mathsf{ MA} 的搜索到决定的减少。 并且显示存在一个量子数多元时间的计算法, 它可以产生一个美元 美元 的计算结果, 通过对 $\ mathfsf{ {deactuffa} 的决定进行查询, 到 美元 美元 的计算结果。 我们还可以探索一个更普通的 美元 美元 的 美元, 到 美元 美元 的 的, 到 美元 美元 的 。 或 美元 美元 的 直径直径的 值 的 的 。 我们可以用一个 的 目标 或 状态 合成 来分析 。

0
下载
关闭预览

相关内容

甲骨文公司,全称甲骨文股份有限公司(甲骨文软件系统有限公司),是全球最大的企业级软件公司,总部位于美国加利福尼亚州的红木滩。1989年正式进入中国市场。2013年,甲骨文已超越 IBM ,成为继 Microsoft 后全球第二大软件公司。
【如何做研究】How to research ,22页ppt
专知会员服务
108+阅读 · 2021年4月17日
专知会员服务
42+阅读 · 2020年12月18日
深度学习界圣经“花书”《Deep Learning》中文版来了
专知会员服务
233+阅读 · 2019年10月26日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2019年4月15日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Arxiv
0+阅读 · 2022年1月10日
Arxiv
0+阅读 · 2022年1月7日
Arxiv
0+阅读 · 2022年1月6日
Arxiv
0+阅读 · 2022年1月4日
AutoML: A Survey of the State-of-the-Art
Arxiv
69+阅读 · 2019年8月14日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
已删除
将门创投
5+阅读 · 2019年4月15日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员