As we are entering the era of real-world small quantum computers, finding applications for these limited devices is a key challenge. In this vein, it was recently shown that a hybrid classical-quantum method can help provide polynomial speed-ups to classical divide-and-conquer algorithms, even when only given access to a quantum computer much smaller than the problem itself. In this work we study the hybrid divide-and-conquer method in the context of tree search algorithms, and extend it by including quantum backtracking, which allows better results than previous Grover-based methods. Further, we provide general criteria for polynomial speed-ups in the tree search context, and provide a number of examples where polynomial speed ups, using arbitrarily smaller quantum computers, can still be obtained. This study possible speed-ups for the well known algorithm of DPLL and prove threshold-free speed-ups for the tree search subroutines of the so-called PPSZ algorithm - which is the core of the fastest exact Boolean satisfiability solver - for certain classes of formulas. We also provide a simple example where speed-ups can be obtained in an algorithm-independent fashion, under certain well-studied complexity-theoretical assumptions. Finally, we briefly discuss the fundamental limitations of hybrid methods in providing speed-ups for larger problems.


翻译:当我们进入现实世界小型量子计算机时代时,找到这些有限装置的应用是一个关键的挑战。在这方面,最近显示一种混合古典-量子计算机方法可以帮助向古典分数算法提供多式加速,即使只允许使用量子计算机比问题本身要小得多。在这项工作中,我们在树搜索算法的背景下研究混合分解和解密方法,并将它包括量子回溯跟踪,这样可以比以前基于格罗弗的方法取得更好的结果。此外,我们为树搜索背景下的多式加速提供了一般标准,并提供了一些例子,说明使用任意较小的量子计算机的多式加速,仍然可以得到这些例子。这一研究可能为著名的DPLLL算法的加速,并证明在所谓的PPSZ算法的树搜索子路径上没有临界值的加速,而PPSZ算法是速度最快的精确布利安相容性解算法的核心。此外,我们为某些公式类别提供了一个简单的例子,我们也可以在某种复杂程度下,在某种复杂程度下讨论某种复杂程度的复杂程度。

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