論文の概要: Combinatorial NLTS From the Overlap Gap Property

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.00643v3
• Date: Mon, 11 Mar 2024 19:04:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-14 02:26:37.182784
• Title: Combinatorial NLTS From the Overlap Gap Property
• Title（参考訳）: オーバーラップギャッププロパティからの Combinatorial NLTS
• Authors: Eric R. Anschuetz and David Gamarnik and Bobak Kiani
• Abstract要約: Anshu, Breuckmann, and Nirkhe [ABN22] は、フリードマンとヘイスティングスによるいわゆる "No Low-Energy Trivial State conjecture" を肯定的に解決した。 この予想は、基底状態が浅い(対数深度)回路で生成できないn量子ビット系上の線形サイズの局所ハミルトニアンの存在を仮定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.915868985330569
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In an important recent development, Anshu, Breuckmann, and Nirkhe [ABN22] resolved positively the so-called No Low-Energy Trivial State (NLTS) conjecture by Freedman and Hastings. The conjecture postulated the existence of linear-size local Hamiltonians on n qubit systems for which no near-ground state can be prepared by a shallow (sublogarithmic depth) circuit. The construction in [ABN22] is based on recently developed good quantum codes. Earlier results in this direction included the constructions of the so-called Combinatorial NLTS -- a weaker version of NLTS -- where a state is defined to have low energy if it violates at most a vanishing fraction of the Hamiltonian terms [AB22]. These constructions were also based on codes. In this paper we provide a "non-code" construction of a class of Hamiltonians satisfying the Combinatorial NLTS. The construction is inspired by one in [AB22], but our proof uses the complex solution space geometry of random K-SAT instead of properties of codes. Specifically, it is known that above a certain clause-to-variables density the set of satisfying assignments of random K-SAT exhibits an overlap gap property, which implies that it can be partitioned into exponentially many clusters each constituting at most an exponentially small fraction of the total set of satisfying solutions. We establish a certain robust version of this clustering property for the space of near-satisfying assignments and show that for our constructed Hamiltonians every combinatorial near-ground state induces a near-uniform distribution supported by this set. Standard arguments then are used to show that such distributions cannot be prepared by quantum circuits with depth o(log n). Since the clustering property is exhibited by many random structures, including proper coloring and maximum cut, we anticipate that our approach is extendable to these models as well.
• Abstract（参考訳）: 最近の重要な発展の中で、Anshu, Breuckmann, and Nirkhe [ABN22] は、フリードマンとヘイスティングスによるいわゆるNo Low-Energy Trivial State (NLTS)予想を肯定的に解決した。 この予想は、浅い(sublogarithmic depth)回路でニアグラウンド状態が作成できないn量子ビット系上の線形サイズの局所ハミルトニアンの存在を仮定した。 ABN22]の構成は、最近開発された良い量子符号に基づいている。 この方向の初期の結果には、nltsの弱いバージョンであるいわゆる組合せnltsの構成も含まれており、ハミルトニアン項 [ab22] の消失分数に少なくとも違反した場合、状態は低エネルギーであると定義されている。 これらの構造は暗号にも基づいていた。 本稿では、Y Combinatorial NLTSを満たすハミルトン群の「非コード」構成を提供する。 この構成は [AB22] に着想を得たものであるが、我々の証明はコードの性質ではなくランダム K-SAT の複素解空間幾何を用いる。 具体的には、ある節から変数への密度を超えると、ランダムな k-sat の割り当てを満足する集合は重複ギャップ特性を示し、これは各集合を指数関数的に多数のクラスターに分割することができることを意味する。 我々は、このクラスタリング特性のある種の頑健なバージョンを確立し、我々の構築したハミルトニアンの任意の組合せ的近傍状態が、この集合によって支持されるほぼ一様分布を誘導することを示す。 標準引数は、そのような分布は深さo(log n)の量子回路では作成できないことを示すために用いられる。 クラスタリング特性は、適切な色付けや最大カットを含む多くのランダムな構造で示されるので、これらのモデルにも我々のアプローチが拡張可能であることを期待する。

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