The constraint satisfaction problems k-SAT and Quantum k-SAT (k-QSAT) are canonical NP-complete and QMA_1-complete problems (for k>=3), respectively, where QMA_1 is a quantum generalization of NP with one-sided error. Whereas k-SAT has been well-studied for special tractable cases, as well as from a parameterized complexity perspective, much less is known in similar settings for k-QSAT. Here, we study the open problem of computing satisfying assignments to k-QSAT instances which have a "matching" or "dimer covering"; this is an NP problem whose decision variant is trivial, but whose search complexity remains open. Our results fall into three directions, all of which relate to the "matching" setting: (1) We give a polynomial-time classical algorithm for k-QSAT when all qubits occur in at most two clauses. (2) We give a parameterized algorithm for k-QSAT instances from a certain non-trivial class, which allows us to obtain exponential speedups over brute force methods in some cases. This is achieved by reducing the problem to solving for a single root of a single univariate polynomial. (3) We conduct a structural graph theoretic study of 3-QSAT interaction graphs which have a "matching". We remark that the results of (2), in particular, introduce a number of new tools to the study of Quantum SAT, including graph theoretic concepts such as transfer filtrations and blow-ups from algebraic geometry.


翻译:限制满意度问题 k- SAT 和 Quantum k- SAT (k- QSAT) 分别是 Canonial NP- complete 和 QMA_ 1- complete 问题 (kQQ3) 。 QMA_ 1 是 NP 的量子化, 带有片面错误。 kSAT 已经很好地研究了特殊可移植案例, 以及从参数化的复杂性角度来分析限制满意度问题, kQSAT 和 Quantum k- SAT (k- QSAT QSAT ) 的类似环境则远不为人所知。 在这里, 我们研究如何计算KQSAT 的满意度任务, 其“ 匹配” 或“ dimer 覆盖” ; 这是一个 NP 问题, 其决定变异体并不小, 但其搜索复杂性仍然打开。 我们的结果分为三个方向, 与“ 匹配” kQSAT 经典算法, 当所有 都在 kQSAT 的类似场合发生时, 我们给出了一个参数性 的参数变数, 我们从某种直径化的直径化的直径分析方法, 。

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