通过量子不可知性增强技术高效学习深度-3电路
该研究团队首次开展关于相位态的量子不可知学习研究(针对函数类𝒞⊆{c:{0,1}ⁿ→{0,1}}):给定未知n量子比特态|ψ⟩的若干副本(该态与相位态|ϕᶜ⟩=1/√2ⁿ∑ₓ∈{0,1}ⁿ(-1)ᶜ⁽ˣ⁾|x⟩对于某c∈𝒞具有最优保真度opt),输出满足|⟨ϕ|ψ⟩|²≥opt−ε的|ϕ⟩。为此,研究团队提出以下两类不可知学习协议:
1. 规模为t的决策树学习协议,运行时间为poly(n,t,1/ε)。该结果同时表明k-juntas可在poly(n,2ᵏ,1/ε)时间内实现不可知学习。
2. s项DNF公式的拟多项式时间学习协议poly(n,(s/ε)^(loglog(s/ε)))。
核心技术创新在于量子不可知增强协议——该协议将“弱”不可知学习器(输出满足|⟨ϕ|ψ⟩|²≥opt/poly(n)的奇偶态|ϕ⟩)转化为“强”学习器(输出满足|⟨ϕ'|ψ⟩|²≥opt−ε的奇偶态叠加态|ϕ'⟩)。
通过运用量子不可知增强技术,研究人员首次在均匀量子PAC模型中利用量子样本,针对由AND/OR/NOT门构成的poly(n)规模深度-3电路,提出具有n^O(loglogn)时间复杂度“拟”多项式学习算法。经典计算学习理论中,深度-3电路(甚至深度-2电路)在均匀PAC模型中的高效学习问题长期悬而未决。该工作在使用量子样本的条件下近乎解决了这一难题。



