Tensor network contraction is a powerful computational tool in quantum many-body physics, quantum information and quantum chemistry. The complexity of contracting a tensor network is thought to mainly depend on its entanglement properties, as reflected by the Schmidt rank across bipartite cuts. Here, we study how the complexity of tensor-network contraction depends on a different notion of quantumness, namely, the sign structure of its entries. We tackle this question rigorously by investigating the complexity of contracting tensor networks whose entries have a positive bias. We show that for intermediate bond dimension d>~n, a small positive mean value >~1/d of the tensor entries already dramatically decreases the computational complexity of approximately contracting random tensor networks, enabling a quasi-polynomial time algorithm for arbitrary 1/poly(n) multiplicative approximation. At the same time exactly contracting such tensor networks remains #P-hard, like for the zero-mean case [HHEG20]. The mean value 1/d matches the phase transition point observed in [CJHS24]. Our proof makes use of Barvinok's method for approximate counting and the technique of mapping random instances to statistical mechanical models. We further consider the worst-case complexity of approximate contraction of positive tensor networks, where all entries are non-negative. We first give a simple proof showing that a multiplicative approximation with error exponentially close to one is at least StoqMA-hard. We then show that when considering additive error in the matrix 1-norm, the contraction of positive tensor network is BPP-Complete. This result compares to Arad and Landau's [AL10] result, which shows that for general tensor networks, approximate contraction up to matrix 2-norm additive error is BQP-Complete.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
127+阅读 · 2021年6月18日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
145+阅读 · 2020年7月6日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
152+阅读 · 2019年10月12日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10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
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
互信息论文笔记
CreateAMind
23+阅读 · 2018年8月23日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
知识图谱最新研究综述
深度学习自然语言处理
45+阅读 · 2020年6月14日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
互信息论文笔记
CreateAMind
23+阅读 · 2018年8月23日
CVE-2018-7600 - Drupal 7.x 远程代码执行exp
黑客工具箱
14+阅读 · 2018年4月17日
相关基金
国家自然科学基金
11+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员