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QIP (complejidad)

En teoría de la complejidad computacional , la clase QIP (que significa tiempo polinómico interactivo cuántico ) es el análogo en computación cuántica de la clase de complejidad clásica IP , que es el conjunto de problemas que se pueden resolver mediante un sistema de prueba interactivo con un verificador de tiempo polinomial y uno computacional. demostrador ilimitado. De manera informal, IP es el conjunto de lenguajes para los cuales un probador computacionalmente ilimitado puede convencer a un verificador de tiempo polinomial para que acepte cuando la entrada está en el idioma (con alta probabilidad) y no puede convencer al verificador para que acepte cuando la entrada no está en el idioma. (nuevamente, con alta probabilidad). En otras palabras, el probador y el verificador pueden interactuar durante muchas rondas polinomiales, y si la entrada está en el idioma, el verificador debe aceptarla con una probabilidad mayor que 2/3, y si la entrada no está en el idioma, el verificador debe rechazarla. con probabilidad mayor que 2/3. En IP, el verificador es como una máquina BPP . En QIP, la comunicación entre el probador y el verificador es cuántica y el verificador puede realizar cálculos cuánticos. En este caso el verificador es como una máquina BQP .

Al restringir el número de mensajes utilizados en el protocolo a como máximo k , obtenemos la clase de complejidad QIP(k). QIP y QIP(k) fueron introducidos por John Watrous , [1] quien junto con Kitaev demostró en un artículo posterior [2] que QIP = QIP(3), lo que muestra que 3 mensajes son suficientes para simular una interacción cuántica de ronda polinomial. protocolo. Dado que QIP(3) ya es QIP, esto deja 4 clases posiblemente diferentes: QIP(0), que es BQP , QIP(1), que es QMA , QIP(2) y QIP.

Kitaev y Watrous también demostraron que QIP está contenido en EXP , la clase de problemas que puede resolver una máquina determinista de Turing en tiempo exponencial. [2] Luego se demostró que QIP(2) estaba contenido en PSPACE , el conjunto de problemas que puede resolver una máquina determinista de Turing en el espacio polinomial. [3] Ambos resultados fueron subsumidos por el resultado de 2009 de que QIP está contenido en PSPACE, [4] lo que también demuestra que QIP = IP = PSPACE, ya que se muestra fácilmente que PSPACE está en QIP usando el resultado IP = PSPACE .

Referencias

  1. ^ Watrous, John (2003), "PSPACE tiene sistemas de prueba interactivos cuánticos de ronda constante", Theor. Computadora. Ciencia. , 292 (3), Essex, Reino Unido: Elsevier Science Publishers Ltd.: 575–588, doi : 10.1016/S0304-3975(01)00375-9 , ISSN  0304-3975
  2. ^ ab Kitaev, Alexei; Watrous, John (2000), "Paralelización, amplificación y simulación de tiempo exponencial de sistemas de prueba interactivos cuánticos", STOC '00: Actas del trigésimo segundo simposio anual de ACM sobre teoría de la informática , ACM, págs. 608–617, ISBN 978-1-58113-184-0
  3. ^ Jainista, Rahul; Upadhyay, Sarvagya; Watrous, John (2009), "Las pruebas interactivas cuánticas de dos mensajes están en PSPACE", FOCS '09: Actas del 50º Simposio anual del IEEE de 2009 sobre los fundamentos de la informática , IEEE Computer Society, págs. 978-0-7695-3850-1
  4. ^ Jainista, Rahul; Ji, Zhengfeng; Upadhyay, Sarvagya; Watrous, John (2010), "QIP = PSPACE", STOC '10: Actas del 42º simposio ACM sobre teoría de la informática , ACM, págs. 573–582, ISBN 978-1-4503-0050-6

enlaces externos