Studying the computational complexity of determining winners under voting rules and designing fast algorithms are classical and fundamental questions in computational social choice. In this paper, we accelerate voting by leveraging quantum computing. We propose a quantum voting algorithm that can be applied to any anonymous voting rule. We further show that our algorithm can be quadratically faster than any classical sampling algorithm under a wide range of common voting rules, including plurality, Borda, Copeland, and STV. Precisely, our quantum voting algorithm achieves an accuracy of at least $1 - \varepsilon$ with runtime $\Theta\left(\frac{n\cdot\log(1/\varepsilon)}{\text{MOV}}\right)$, where $n$ is the number of votes and $\text{MOV}$ is margin of victory, the smallest number of voters to change the winner. On the other hand, any classical voting algorithm based on sampling a subset of voting achieves the same accuracy with runtime $\Theta\left(\frac{n^2\cdot\log(1/\varepsilon)}{\text{MOV}^2}\right)$ [Bhattacharyya and Dey, 2021]. Our theoretical results are supported by experiments under the plurality and Borda rule.


翻译:研究在投票规则下确定获胜者的计算复杂度并设计快速算法,是计算社会选择学中经典且基础的问题。本文通过利用量子计算加速投票过程。我们提出了一种可应用于任意匿名投票规则的量子投票算法。进一步证明,在包括多数投票、波达计数、科普兰规则及可转移单票制在内的多种常见投票规则下,该算法相较于任何经典采样算法可实现平方级加速。具体而言,我们的量子投票算法在运行时间$\Theta\left(\frac{n\cdot\log(1/\varepsilon)}{\text{MOV}}\right)$内达到至少$1 - \varepsilon$的精度,其中$n$为总票数,$\text{MOV}$为胜利边际(即改变获胜者所需的最少选民数)。而基于子集采样的经典投票算法实现相同精度所需运行时间为$\Theta\left(\frac{n^2\cdot\log(1/\varepsilon)}{\text{MOV}^2}\right)$ [Bhattacharyya and Dey, 2021]。在多数投票与波达计数规则下的实验验证了我们的理论结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
不可错过!700+ppt《因果推理》课程!杜克大学Fan Li教程
专知会员服务
73+阅读 · 2022年7月11日
专知会员服务
26+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
55+阅读 · 2020年9月7日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
106+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月7日
Arxiv
0+阅读 · 2023年4月7日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
8+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
10+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
14+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
10+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
相关VIP内容
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6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
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3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
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
相关基金
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 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员