Die Komplexität der zweiteiligen Gaußschen Boson-Abtastung PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikale Suche. Ai.

Die Komplexität des zweigeteilten Gaußschen Boson-Samplings

Daniel Grier1,2, Daniel J. Brod3, Juan Miguel Arrazola4, Marcos Benicio de Andrade Alonso3, und Nicolás Quesada5

1Institut für Quantencomputer, Universität von Waterloo, Kanada
2Fakultät für Informatik und Ingenieurwissenschaften und Fakultät für Mathematik, University of California, San Diego, USA
3Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, RJ, 24210-340, Brasilien
4Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Kanada
5Institut für Technische Physik, École Polytechnique de Montréal, Montréal, QC, H3T 1JK, Kanada

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Abstrakt

Gaußsches Boson-Sampling ist ein Modell des photonischen Quantencomputings, das als Plattform für den Bau von Quantengeräten Aufmerksamkeit erregt hat, die in der Lage sind, Aufgaben auszuführen, die für klassische Geräte unerreichbar sind. Aus Sicht der Theorie der Rechenkomplexität besteht daher ein erhebliches Interesse daran, die mathematische Grundlage für die Schwierigkeit der Simulation dieser Geräte zu festigen. Wir zeigen, dass es unter den standardmäßigen Anti-Konzentrations- und Permanent-of-Gauß-Vermutungen keinen effizienten klassischen Algorithmus gibt, um aus idealen Gauß-Boson-Sampling-Verteilungen (sogar ungefähr) abzutasten, es sei denn, die Polynomhierarchie kollabiert. Der Härtebeweis gilt in dem Bereich, in dem die Anzahl der Moden quadratisch mit der Anzahl der Photonen skaliert, eine Einstellung, in der allgemein angenommen wurde, dass die Härte gilt, für die es jedoch keinen endgültigen Beweis gab.
Entscheidend für den Beweis ist eine neue Methode zur Programmierung eines Gaußschen Bosonen-Sampling-Geräts, so dass die Ausgabewahrscheinlichkeiten proportional zu den Permanenten von Teilmatrizen einer beliebigen Matrix sind. Diese Technik ist eine Verallgemeinerung von Scattershot BosonSampling, die wir BipartiteGBS nennen. Wir machen auch Fortschritte in Richtung des Ziels, die Härte in dem Regime zu beweisen, in dem es weniger als quadratisch mehr Moden als Photonen gibt (dh das Hochkollisionsregime), indem wir zeigen, dass die Fähigkeit, Permanente von Matrizen mit wiederholten Zeilen/Spalten zu approximieren, die Fähigkeit verleiht um Permanente von Matrizen ohne Wiederholungen anzunähern. Die Reduzierung reicht aus, um zu beweisen, dass GBS im Konstantkollisionsregime hart ist.

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