浅层电路采样中的量子优势:超越边际分布的困难性

该研究团队构建了一系列分布族{Dn}n,其中每个Dn定义在{0,1}n空间上,同时设计了一组深度为7的量子电路族{Cn}n。当输入全零态时,这些量子电路能精确生成对应的Dn分布;然而对于任何在二元乘积分布上评估的、具有受限扇入门的经典恒定深度电路,其与Dn的总变差距离均为1−e−Ω(n)。值得关注的是,所设计的量子电路具有几何局域性,并采用了相对标准的量子门集合:哈达玛门、受控相位门、CNOT门和托佛利门。此前所有类似分离性研究都受限于经典电路模型或实现分离的量子电路存在某些不理想的约束条件。 该工作提出的分布族设计灵感来源于Watts、Kothari、Schaeffer和Tal在2019年STOC会议上提出的“奇偶减半问题”,该研究继承了Bravyi、Gosset和König在2018年《科学》杂志上开创的工作,旨在解决浅层量子电路与经典电路在关系型问题处理能力上的分离难题。
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提交arXiv: 2025-10-09 05:34

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