混合经典-量子通信复杂度的提升定理

该研究团队探究了一种经典-量子混合通信复杂度模型,其中双方先交换经典信息,随后通过量子信息进行通信。针对形如f∘G_n的复合函数(其中f:{0,1}^n→{±1},G是Θ(logn)位内积函数),研究人员系统分析了经典通信与量子通信之间的权衡关系。 为证明这一权衡关系,该工作建立了混合通信复杂度的创新提升定理。该定理统一了此前相互独立的两种提升范式:经典通信复杂度中的查询-通信提升框架,以及量子通信复杂度中的近似度-广义差异提升方法。这种混合提升定理为证明经典-量子混合通信模型的下界提供了全新框架。 作为推论,研究表明任何计算f∘G_n的混合协议若需传输c比特经典信息后接q量子比特,则必须满足c+q^2=Ω(max{deg(f),bs(f)}⋅logn),其中deg(f)表示f的度数,bs(f)为f的块敏感度。对于单次读取公式f,该结论揭示了近乎严格的权衡关系:要么需要交换Θ(n⋅logn)比特经典信息,要么需传输Θ~(n⋅logn)量子比特,这表明经典预处理无法显著减少所需的量子通信量。据该团队所知,这是双向混合通信复杂度中首次揭示经典与量子通信之间的非平凡权衡关系。
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提交arXiv: 2025-11-21 13:14

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