We study tradeoffs between quantum and classical queries for hybrid algorithms that have black-box access to a random oracle. Although there are several established techniques for proving query lower bounds for both quantum and classical algorithms, there is no such widely applicable technique for hybrid algorithms and the optimal tradeoffs for many fundamental problems are still unknown $\unicode{x2013}$ an optimal tradeoff for the search problem was only shown recently by Rosmanis, although not in the random oracle model. For another fundamental problem, collision finding, the optimal tradeoff was not known. In this work, we develop a framework for recording a query transcript for quantum-classical algorithms that represents the knowledge gained by the algorithm. The main feature of this framework is to allow us to record queries in two incompatible bases $\unicode{x2013}$ classical queries in the standard basis and quantum queries in the Fourier basis $\unicode{x2013}$ in a consistent way. We call the framework the hybrid compressed oracle as it naturally interpolates between the classical way of recording queries and the compressed oracle framework of Zhandry for recording quantum queries. We demonstrate its applicability by giving a simpler proof of the optimal quantum-classical tradeoff for search and by showing an optimal tradeoff for collision finding.


翻译:我们研究混合算法的量子和传统查询之间的权衡问题,这些混合算法有黑箱进入随机神器的机会。虽然有几种既定技术可以证明量子算法和古典算法的较低范围,但混合算法和许多基本问题的最佳权衡问题仍然未知$uncode{x2013}美元,这是搜索问题的最佳权衡问题,但Rosmanis最近才以一致的方式展示了美元/uncode{x2013}美元作为搜索问题的最佳权衡问题。对于另一个基本问题,即碰撞发现和最佳权衡问题,我们并不知晓。在这项工作中,我们开发了一个框架,用于记录量子算法所获知识的量子算法的查询记录誊本。这个框架的主要特征是允许我们在两个互不相容的基点上记录查询 $\ununcode{x2013}美元, 标准基点上的典型查询和Fourier基础的量子查询($\ununicode{x2013}显示最佳权衡。我们称这个框架是混合压缩或神奇的框架,因为它是典型记录查询的典型方式和压缩或缩划线框架,我们通过一个最优化的级搜索来展示其最佳程度,以最优化的贸易证据来显示其可达到最佳程度。

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