对称性约束下的量子学习优势

对称性是众多经典与量子学习算法高效运行的基础,但量子学习者在对称性约束结构下能否获得根本性优势仍悬而未决。基于经典统计查询(𝖲𝖰)框架在对称函数类学习中呈现指数级查询复杂度的证据,该研究团队提出核心问题:量子学习算法能否更高效利用问题对称性?该工作通过量子统计查询(𝖰𝖲𝖰)模型——经典𝖲𝖰的自然量子对应框架——探索对称性可能带来的优势,揭示了三个关键发现:(1)在置换不变函数类上实现𝖰𝖲𝖰与𝖲𝖰的指数级性能分离;(2)针对最常见对称性场景,证明𝖰𝖲𝖰学习查询复杂度下界与经典𝖲𝖰下界仅相差常数因子,但潜在优势可能存在于高度偏斜的轨道分布条件下;(3)发现基于容错阈值的分离现象,量子学习者能在使经典𝖲𝖰算法失效的噪声水平下成功学习。这些发现共同阐明了对称性促成量子学习优势的具体条件。

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提交arXiv: 2026-02-02 12:08

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