Counting the solutions to Boolean formulae defines the problem #SAT, which is complete for the complexity class #P. We use the ZH-calculus, a universal and complete graphical language for linear maps which naturally encodes counting problems in terms of diagrams, to give graphical reductions from #SAT to several related counting problems. Some of these graphical reductions, like to #2SAT, are substantially simpler than known reductions via the matrix permanent. Additionally, our approach allows us to consider the case of counting solutions modulo an integer on equal footing. Finally, since the ZH-calculus was originally introduced to reason about quantum computing, we show that the problem of evaluating ZH-diagrams in the fragment corresponding to the Clifford+T gateset, is in $FP^{\#P}$. Our results show that graphical calculi represent an intuitive and useful framework for reasoning about counting problems.


翻译:使用ZH演算描绘计数约简 摘要: 计数布尔公式的解定义了问题#SAT,这个问题是#P类的完全问题。我们使用ZH演算,一种通用且完整的线性映射图形语言,以图形的形式从#SAT约简至几个相关计数问题。其中一些图形约简,例如到#2SAT的约简,比已知的通过矩阵永久化约简的方法简单得多。此外,我们的方法允许我们平等地考虑模整数的解决方案计数。最后,因为ZH演算最初是为量子计算而引入的,我们证明了在Clifford+T门集合对应的片段中评估ZH图表的问题在$FP^{\#P}$中。我们的结果表明,图形计算代表了一个直观且有用的框架来推理计数问题。

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