魔术与通信复杂度

该研究团队在量子电路魔法态与通信复杂度之间建立了新颖联系,特别证明了具有低魔法态消耗的电路所计算函数通信成本较低。 首要成果表明:对于任意量子辅助态下计算布尔函数f的电路,其确定性并行消息传递(𝖣∥)成本至多等于电路中单量子比特魔法门数量。若允许测量反馈自适应电路,则可基于f电路的魔法态+测量成本,获得f的双向通信复杂度上界。作为应用,研究人员推导出n量子比特广义托夫利门及量子多路复用器的魔法态数量下界Ω(n)。 第二项成果提出通用转换方法:当𝖰∥∗协议(纠缠辅助量子并行消息)中裁判方操作能以恒定T深度实现时,可将其转化为𝖱∥∗协议(纠缠辅助经典并行消息),且通信与纠缠复杂度仅多项式增加。所得𝖱∥∗协议具有强隐私性,属于𝖯𝖲𝖬∗协议(纠缠辅助私有并行消息),裁判除函数值外几乎无法获取输入信息。应用案例展示了n位部分布尔函数存在𝖱∥∗复杂度为polylog(n)而交互随机(𝖱)复杂度达n^Ω(1),首次实现布尔函数在𝖱∥∗与𝖱之间的指数级分离。
提交arXiv: 2025-10-08 17:14

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