We study a variant of the subgraph isomorphism problem that is of high interest to the quantum computing community. Our results give an algorithm to perform pattern matching in quantum circuits for many patterns simultaneously, independently of the number of patterns. After a pre-computation step in which the patterns are compiled into a decision tree, the running time is linear in the size of the input quantum circuit. More generally, we consider connected port graphs, in which every edge $e$ incident to $v$ has a label $L_v(e)$ unique in $v$. Jiang and Bunke showed that the subgraph isomorphism problem $H \subseteq G$ for such graphs can be solved in time $O(|V(G)| \cdot |V(H)|)$. We show that if in addition the graphs are directed acyclic, then the subgraph isomorphism problem can be solved for an unbounded number of patterns simultaneously. We enumerate all $m$ pattern matches in time $O(P)^{P+3/2} \cdot |V(G)| + O(m)$, where $P$ is the number of vertices of the largest pattern. In the case of quantum circuits, we can express the bound obtained in terms of the maximum number of qubits $N$ and depth $\delta$ of the patterns : $O(N)^{N + 1/2} \cdot \delta \log \delta \cdot |V(G)| + O(m)$.


翻译:我们研究了一类对量子计算领域具有高度重要性的子图同构变体问题。我们的成果提出了一种算法,能够同时在量子电路中对多个模式进行模式匹配,且匹配数量不影响算法效率。在将模式编译为决策树的预处理步骤完成后,算法运行时间与输入量子电路的规模呈线性关系。更一般地,我们考虑连通端口图,其中每条与顶点v关联的边e在v处具有唯一标签L_v(e)。Jiang与Bunke曾证明,此类图的子图同构问题H ⊆ G可在O(|V(G)| · |V(H)|)时间内求解。我们进一步证明,若图具有有向无环性,则可同时求解无界数量的模式子图同构问题。所有m个模式匹配的枚举时间为O(P)^{P+3/2} · |V(G)| + O(m),其中P为最大模式的顶点数。针对量子电路,该上界可表示为模式最大量子比特数N与深度δ的函数:O(N)^{N+1/2} · δ log δ · |V(G)| + O(m)。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
1+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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
7+阅读 · 6月17日
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
8+阅读 · 6月17日
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
6+阅读 · 6月17日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29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
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16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
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+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
1+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
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
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员