In this work, we prove the strongest known lower bounds for QAC$^0$, allowing polynomially many gates and ancillae. Our main results show that: (1) Depth-3 QAC$^0$ circuits cannot compute PARITY, and require $Ω(\exp(\sqrt{n}))$ gates to compute MAJORITY. (2) Depth-2 circuits cannot approximate high-influence Boolean functions (e.g., PARITY) with non-negligible advantage, regardless of size. We develop new classical simulation techniques for QAC$^0$ to obtain our depth-3 bounds. In these results, we relax the output requirement of the quantum circuit to a single bit, making our depth $2$ approximation bound stronger than the previous best bound of Rosenthal (2021). This also enables us to draw natural comparisons with classical AC$^0$ circuits, which can compute PARITY exactly in depth $2$ (exp size). Our techniques further suggest that, for boolean total functions, constant-depth quantum circuits do not necessarily provide more power than their classical counterparts. Our third result shows that depth $2$ QAC$^0$ circuits, regardless of size, cannot exactly synthesize an $n$-target nekomata state (a state whose synthesis is directly related to the computation of PARITY). This complements the depth $2$ exponential size upper bound of Rosenthal (2021) for approximating nekomatas (which is used as a sub-circuit in the only known constant depth PARITY upper bound). Finally, we argue that approximating PARITY in QAC0, with significantly better than 1/poly(n) advantage on average, is just as hard as computing it exactly. Thus, extending our techniques to higher depths would also rule out approximate circuits for PARITY and related problems


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

IEEE Proc.|基于知识图谱的少样本和零样本学习综述
专知会员服务
49+阅读 · 2024年2月2日
模型优化基础,Sayak Paul,67页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年6月8日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
自定义损失函数Gradient Boosting
AI研习社
14+阅读 · 2018年10月16日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
YesOfCourse团队在Kaggle文本匹配竞赛中获得优异成绩
中国科学院网络数据重点实验室
10+阅读 · 2017年6月15日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016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
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
0+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
最新内容
俄罗斯如何拦截乌克兰无人机与巡航导弹
专知会员服务
8+阅读 · 10月15日
《武器-目标分配问题:精确与近似求解算法》
专知会员服务
11+阅读 · 10月15日
综述|谁来改进机器人?迈向物理递归自我改进
专知会员服务
10+阅读 · 10月14日
软件定义无人机蜂群给防空带来全新压力
专知会员服务
10+阅读 · 10月13日
《半自主无人地面战车的互操作性》66页
专知会员服务
14+阅读 · 10月13日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
自定义损失函数Gradient Boosting
AI研习社
14+阅读 · 2018年10月16日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
论文浅尝 | Improved Neural Relation Detection for KBQA
开放知识图谱
13+阅读 · 2018年1月21日
YesOfCourse团队在Kaggle文本匹配竞赛中获得优异成绩
中国科学院网络数据重点实验室
10+阅读 · 2017年6月15日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016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
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
0+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