Universal quantum computation in a hidden basis
Notice bibliographique
Résumé
Let $\ketz$ and $\keto$ be two states that are promised to come from known subsets of orthogonal subspaces, but are otherwise unknown. Our paper probes the question of what can be achieved with respect to the basis $\{\ketz,\keto\}^{\otimes n}$ of $n$ logical qubits, given only a few copies of the unknown states $\ketz$ and $\keto$. A phase-invariant operator is one that is unchanged under the relative phase-shift $\keto \mapsto e^{i \theta}\keto$, for any $\theta$, of all of the $n$ qubits. We show that phase-invariant unitary operators can be implemented exactly with no copies and that phase-invariant states can be prepared exactly with at most $n$ copies each of $\ket{\0}$ and $\ket{\1}$; we give an explicit algorithm for state preparation that is efficient for some classes of states (e.g. symmetric states). We conjecture that certain non-phase-invariant operations are impossible to perform accurately without many copies. Motivated by optical implementations of quantum computers, we define ``quantum computation in a hidden basis'' to mean executing a quantum algorithm with respect to the phase-shifted hidden basis $\{\ketz, e^{i\theta}\keto\}$, for some potentially unknown $\theta$; we give an efficient approximation algorithm for this task, for which we introduce an analogue of a coherent state of light, which serves as a bounded quantum phase reference frame encoding $\theta$. Our motivation was quantum-public-key cryptography, however the techniques are general. We apply our results to quantum-public-key authentication protocols, by showing that a natural class of digital signature schemes for classical messages is insecure. We also give a protocol for identification that uses many of the ideas discussed and whose security relates to our conjecture (but we do not know if it is secure).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,006 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».