In this work we investigate the computational complexity of the pure consistency of local density matrices ($\mathsf{PureCLDM}$) and pure $N$-representability ($\mathsf{Pure}$-$N$-$\mathsf{Representability}$) problems. In these problems the input is a set of reduced density matrices and the task is to determine whether there exists a global \emph{pure} state consistent with these reduced density matrices. While mixed $\mathsf{CLDM}$, i.e. where the global state can be mixed, was proven to be $\mathsf{QMA}$-complete by Broadbent and Grilo [JoC 2022], almost nothing was known about the complexity of the pure version. Before our work the best upper and lower bounds were $\mathsf{QMA}(2)$ and $\mathsf{QMA}$. Our contribution to the understanding of these problems is twofold. Firstly, we define a pure state analogue of the complexity class $\mathsf{QMA}^+$ of Aharanov and Regev [FOCS 2003], which we call $\mathsf{PureSuperQMA}$. We prove that both $\mathsf{Pure}$-$N$-$\mathsf{Representability}$ and $\mathsf{PureCLDM}$ are complete for this new class. Along the way we supplement Broadbent and Grilo by proving hardness for 2-qubit reduced density matrices and showing that mixed $N$-$\mathsf{Representability}$ is $\mathsf{QMA}$ complete. Secondly, we improve the upper bound on $\mathsf{PureCLDM}$. Using methods from algebraic geometry, we prove that $\mathsf{PureSuperQMA} \subseteq \mathsf{PSPACE}$. Our methods, and the $\mathsf{PSPACE}$ upper bound, are also valid for $\mathsf{PureCLDM}$ with exponential or even perfect precision, hence $\mathsf{precisePureCLDM}$ is not $\mathsf{preciseQMA}(2) = \mathsf{NEXP}$-complete, unless $\mathsf{PSPACE} = \mathsf{NEXP}$. We view this as evidence for a negative answer to the longstanding open question whether $\mathsf{PureCLDM}$ is $\mathsf{QMA}(2)$-complete.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
28+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
59+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
30+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
151+阅读 · 2019年10月12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
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
10+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
17+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
11+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
72+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
10+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
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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员