Trading Locality for Time: Certifiable Randomness from Low-Depth Circuits
Notice bibliographique
Résumé
The generation of certifiable randomness is the most fundamental information-theoretic task that meaningfully separates quantum devices from their classical counterparts. We propose a protocol for exponential certified randomness expansion using a single quantum device. The protocol calls for the device to implement a simple quantum circuit of constant depth on a 2D lattice of qubits. The output of the circuit can be verified classically in linear time, and is guaranteed to contain a polynomial number of certified random bits assuming that the device used to generate the output operated using a (classical or quantum) circuit of sub-logarithmic depth. This assumption contrasts with the locality assumption used for randomness certification based on Bell inequality violation and more recent proposals for randomness certification based on computational assumptions. Furthermore, to demonstrate randomness generation it is sufficient for a device to sample from the ideal output distribution within constant statistical distance. Our procedure is inspired by recent work of Bravyi et al. (Science 362(6412):308-311, 2018), who introduced a relational problem that can be solved by a constant-depth quantum circuit, but provably cannot be solved by any classical circuit of sub-logarithmic depth. We develop the discovery of Bravyi et al. into a framework for robust randomness expansion. Our results lead to a new proposal for a demonstrated quantum advantage that has some advantages compared to existing proposals. First, our proposal does not rest on any complexity-theoretic conjectures, but relies on the physical assumption that the adversarial device being tested implements a circuit of sub-logarithmic depth. Second, success on our task can be easily verified in classical linear time. Finally, our task is more noise-tolerant than most other existing proposals that can only tolerate multiplicative error, or require additional conjectures from complexity theory; in contrast, we are able to allow a small constant additive error in total variation distance between the sampled and ideal distributions.
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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) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».