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더 쉬운 입력에 대한 향상된 양자 쿼리 복잡성

시간

노엘 T. 앤더슨1, 정재우1, 셸비 킴멜1, 고다연2, 그리고 예샤오한1,3

1미들버리 칼리지, 미들베리, 버몬트, 미국
2윌리엄스 칼리지, 윌리엄스타운, 매사추세츠, 미국
3브라운 대학교, 프로비던스, RI, 미국

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추상

함수 평가를 위한 양자 범위 프로그램 알고리즘은 입력이 특정 구조를 갖는다고 약속할 때 쿼리 복잡성을 줄이는 경우가 있습니다. 우리는 미리 약속하지 않아도 이러한 개선 사항이 지속된다는 것을 보여주기 위해 수정된 범위 프로그램 알고리즘을 설계하고 이 접근 방식을 상태 변환의 보다 일반적인 문제로 확장합니다. 응용 프로그램으로서 우리는 Montanaro의 Search with Advice [Montanaro, TQC 2010]를 일반화하여 여러 검색 문제에 대한 평균 쿼리 복잡성에서 지수 및 초다항식 양자 이점을 증명합니다.

우리는 클래식 알고리즘과 마찬가지로 양자 알고리즘이 더 쉬운 입력에서 더 빠르게 실행될 것으로 기대합니다. 예를 들어, 순서가 지정되지 않은 목록에서 항목을 검색하고 해당 항목의 복사본이 많이 있는 경우 표시된 항목이 하나만 있는 경우에 비해 이 상황에서 양자 알고리즘이 더 빠르게 실행되어야 한다고 예상할 수 있습니다. 사전에 대상 항목의 수. 실제로 검색 문제의 경우 더 쉬운 입력으로 이러한 이점을 얻는 방법이 알려져 있습니다. 그러나 계산이 충분히 오랫동안 실행되었을 때 플래그를 지정하는 명확한 방법이 없는 경우 이 아이디어를 검색 이외의 문제로 일반화하는 것은 어렵습니다. 우리는 쿼리 모델에서 몇 가지 널리 사용되는 알고리즘 프레임워크를 수정하여 계산이 충분히 오랫동안 실행되었는지 여부를 알려주는 플래그를 생성하여 인스턴스가 쉬운지 어려운지 미리 알지 못한 채 더 쉬운 입력에서 알고리즘을 조기에 종료할 수 있도록 합니다. 애플리케이션으로서 문제에 대한 쉬운 입력과 어려운 입력의 분포가 주어지면 평균 쿼리 복잡성을 분석할 수 있습니다. 우리는 검색 문제에 대한 특정 입력 분포가 기존 알고리즘에 비해 큰 평균 양자 쿼리 이점을 제공한다는 것을 보여줍니다.

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► 참고 문헌

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인용

[1] Stacey Jeffery, Shelby Kimmel 및 Alvaro Piedrafita, “경로 가장자리 샘플링을 위한 양자 알고리즘”, arXiv : 2303.03319, (2023).

[2] Michael Czekanski, Shelby Kimmel 및 R. Teal Witter, "강력하고 공간 효율적인 이중 적 양자 쿼리 알고리즘", arXiv : 2306.15040, (2023).

위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2024-04-08 15:35:29). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

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