This paper explores a fine-grained version of the Watrous conjecture, including the randomized and quantum algorithms with success probabilities arbitrarily close to $1/2$. Our contributions include the following: i) An analysis of the optimal success probability of quantum and randomized query algorithms of two fundamental partial symmetric Boolean functions given a fixed number of queries. We prove that for any quantum algorithm computing these two functions using $T$ queries, there exist randomized algorithms using $\mathsf{poly}(T)$ queries that achieve the same success probability as the quantum algorithm, even if the success probability is arbitrarily close to 1/2. ii) We establish that for any total symmetric Boolean function $f$, if a quantum algorithm uses $T$ queries to compute $f$ with success probability $1/2+\beta$, then there exists a randomized algorithm using $O(T^2)$ queries to compute $f$ with success probability $1/2+\Omega(\delta\beta^2)$ on a $1-\delta$ fraction of inputs, where $\beta,\delta$ can be arbitrarily small positive values. As a corollary, we prove a randomized version of Aaronson-Ambainis Conjecture for total symmetric Boolean functions in the regime where the success probability of algorithms can be arbitrarily close to 1/2. iii) We present polynomial equivalences for several fundamental complexity measures of partial symmetric Boolean functions. Specifically, we first prove that for certain partial symmetric Boolean functions, quantum query complexity is at most quadratic in approximate degree for any error arbitrarily close to 1/2. Next, we show exact quantum query complexity is at most quadratic in degree. Additionally, we give the tight bounds of several complexity measures, indicating their polynomial equivalence.


翻译:本文探讨了Watrous猜想的细粒度版本,包括成功概率可任意接近1/2的随机算法与量子算法。我们的贡献如下:i) 对于两个基本部分对称布尔函数,分析了给定查询次数下量子与随机查询算法的最优成功概率。我们证明,对于任意使用T次查询计算这两个函数的量子算法,存在使用poly(T)次查询的随机算法,能够达到与量子算法相同的成功概率,即使该成功概率可任意接近1/2。ii) 对于任何全对称布尔函数f,若存在使用T次查询以成功概率1/2+β计算f的量子算法,则存在使用O(T²)次查询的随机算法,在1-δ比例输入上以成功概率1/2+Ω(δβ²)计算f,其中β,δ可取任意小的正值。作为推论,我们在算法成功概率可任意接近1/2的情形下,证明了全对称布尔函数的Aaronson-Ambainis猜想的随机版本。iii) 我们给出了部分对称布尔函数若干基本复杂度测度的多项式等价性。具体地,首先证明对于特定部分对称布尔函数,当误差可任意接近1/2时,量子查询复杂度至多是近似度的二次方。其次,证明精确量子查询复杂度至多是度的二次方。此外,我们给出了若干复杂度测度的紧界,表明它们之间的多项式等价性。

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
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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月3日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月3日
Arxiv
0+阅读 · 2023年11月2日
Arxiv
10+阅读 · 2022年3月18日
VIP会员
最新内容
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
2+阅读 · 今天6:21
CVPR 2026教程:统一多模态模型走向收敛之路
专知会员服务
6+阅读 · 6月8日
《人工智能在网络防御中的机遇》
专知会员服务
6+阅读 · 6月8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
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
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
2+阅读 · 2017年12月31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
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+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
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员