We describe a quantum algorithm for the Planted Noisy $k$XOR problem (also known as sparse Learning Parity with Noise) that achieves a nearly quartic ($4$th power) speedup over the best known classical algorithm while also only using logarithmically many qubits. Our work generalizes and simplifies prior work of Hastings, by building on his quantum algorithm for the Tensor Principal Component Analysis (PCA) problem. We achieve our quantum speedup using a general framework based on the Kikuchi Method (recovering the quartic speedup for Tensor PCA), and we anticipate it will yield similar speedups for further planted inference problems. These speedups rely on the fact that planted inference problems naturally instantiate the Guided Sparse Hamiltonian problem. Since the Planted Noisy $k$XOR problem has been used as a component of certain cryptographic constructions, our work suggests that some of these are susceptible to super-quadratic quantum attacks.


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在统计中,主成分分析(PCA)是一种通过最大化每个维度的方差来将较高维度空间中的数据投影到较低维度空间中的方法。给定二维,三维或更高维空间中的点集合,可以将“最佳拟合”线定义为最小化从点到线的平均平方距离的线。可以从垂直于第一条直线的方向类似地选择下一条最佳拟合线。重复此过程会产生一个正交的基础,其中数据的不同单个维度是不相关的。 这些基向量称为主成分。
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