量子物理
[提交于 2025年2月12日
(v1)
,最后修订 2025年8月4日 (此版本, v2)]
标题: 补采样:在样本复杂度中的可证明、可验证和NISQ可行的量子优势
标题: Complement Sampling: Provable, Verifiable and NISQable Quantum Advantage in Sample Complexity
摘要: 考虑一个包含$N=2^n$个元素的固定宇宙,以及某个大小为$K$的子集上的均匀分布。 给定来自该分布的样本,补集采样的任务是提供来自补集的样本。 我们给出一个简单的量子算法,仅使用一个量子样本——即该子集元素上的均匀叠加的一个副本。 当$K=N/2$时,我们证明该量子算法以概率$1$成功,而经典情况下需要$\Theta(N)$个样本才能以有界误差概率成功。 这表明在样本到样本的设置中,量子计算可以在与经典计算的比较中实现最大的分离。 此外,我们证明可以将同一界限提升以证明平均情况下的难度。 由此可知,在存在单向函数的假设下,补集采样在样本复杂性设置中提供了可证明、可验证且适用于NISQ设备的量子优势。
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