Zur Optimalität des Grover-Algorithmus mit hoher Erfolgswahrscheinlichkeit


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Es ist bekannt , dass beschränkte Fehler quantum query Komplexität der Funktion ist , Θ ( OR(x1,x2,,xn). Nun ist die Fragewas passiertwenn wir unser Quantenalgorithmus für jede Eingabe mitWahrscheinlichkeit erfolgreich sein wollen1-εanstatt der üblichen2/3. Was wärenun in Bezug aufϵdie geeignete Ober- und Untergrenze?Θ(n)1ϵ2/3ϵ

Es ist unmittelbar, dass Abfragen reichen für diese Aufgabe aus, indem der Grover-Algorithmus wiederholt wird. Soweit ich mich erinnere, ist dies jedoch keineswegs optimal, da selbst ein einfacher Grover-Algorithmus bei sorgfältiger Ausführung, dh bei einer angemessenen Anzahl von Iterationen,mit nurO( )so etwas wieϵ=O(1/n)erreichen kannO(nlog(1/ϵ))ϵ=O(1/n)Iterationen. Und daher mitdass man eine Verbesserung für alle erhalten könnenε‚s. Andererseits erwarte ich nicht, dassΩ(O(n)ϵdie richtige Antwort für sehr kleineϵ sein.Ω(n)ϵ

Aber ich bin interessiert zu sehen, was man in Bezug auf abhängige Ober- und Untergrenzen für verschiedene Bereiche von ϵ zeigen kann, besonders wenn ϵ sehr klein ist, sagen wir ϵ = exp ( - Ω ( n ) ) oder ϵ = 1 / n k für große k 's.ϵϵϵϵ=exp(Ω(n))ϵ=1/nkk

(Um einen gewissen Kontext zu geben, ist das allgemeine Phänomen, auf das ich stoße, die Verstärkung im Kontext der Komplexität von Quantenabfragen.)


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Dieses Papier sollte Antworten auf Ihre Fragen geben: arxiv.org/abs/cs/9904019v2
John Watrous

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ϵ=1Nπ4Nϵ=1No(1)O(N)

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@MohammadBavarian: Ich denke, das ist nur in dem Fall, in dem die Anzahl der Lösungen bekannt ist (oder es gibt eine eindeutige Lösung).
Robin Kothari

Antworten:


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Der Vollständigkeit halber hier eine Antwort.

Qϵ(f)ϵfORnnORn(x1,,xn)=i=1nxiΘ(n)

ϵ[2n,1/3]

Qϵ(ORn)=Θ(nlog(1/ϵ))

Dies folgt aus den Grenzen für Quantenalgorithmen mit kleinen Fehlern und mit null Fehlern .

fϵ[2n,1/3]

Qϵ(f)=Θ(Q1/3(f)+nlog(1/ϵ))

Dies wurde in einem Hinweis zu Quantenalgorithmen und dem minimalen Grad an Epsilon-Fehler-Polynomen für symmetrische Funktionen gezeigt .

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