We propose and study the graph-theoretical problem PM-VC: perfect matching under vertex-color constraints on graphs with bi-colored edges. PM-VC is of special interest because of its motivation from quantum-state identification and quantum-experiment design, as well as its rich expressiveness, i.e., PM-VC subsumes many constrained matching problems naturally, such as exact perfect matching. We give complexity and algorithmic results for PM-VC under two types of vertex color constraints: 1) symmetric constraints (PM-VC-Sym) and 2) decision-diagram constraints (PM-VC-DD). We prove that PM-VC-Sym is in RNC via a symbolic determinant algorithm, which can be derandomized on planar graphs. Moreover, PM-VC-Sym can be expressed in extended MSO, which encourages our design of an efficient dynamic programming algorithm for PM-VC-Sym on bounded-treewidth graphs. For PM-VC-DD, we reveal its NP-hardness by a graph-gadget technique. Our novel results for PM-VC provide insights to both constrained matching and scalable quantum experiment design.


翻译:我们提出并研究图形-理论问题PM-VC:在图表的顶层-颜色限制下与双色边缘完全匹配。 PM-VC特别令人感兴趣,因为其动力来自量子状态识别和量子实验设计,以及其丰富的表达性,即PM-VC子集,它自然会有许多限制的匹配问题,例如精确的完美匹配。我们在两种类型的顶端颜色限制下为PM-VC提供复杂和算法结果:1)对称限制(PM-VC-Sym)和2)决定-直径限制(PM-VC-DD)。我们证明,PM-VC-Sym是通过象征性的决定因素算法在RNC中,这种算法可以在平面图上解开。此外,PM-VC-Sym可以在扩展的MSSO中表示我们为M-VC-Sym-Sym 设计高效的动态编程算算法。对于PM-VC-C-C-DDD,我们通过新型的图像展示,我们展示其限制的图像分析结果。

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