On the hitting times of quantum versus random walks
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Notice bibliographique
Résumé
The hitting time of a classical random walk (Markov chain) is the time required to detect the presence of—or equivalently, to find—a marked state. The hitting time of a quantum walk is subtler to define; in particular, it is unknown whether the detection and finding problems have the same time complexity. In this paper we define new Monte Carlo type classical and quantum hitting times, and we prove several relationships among these and the already existing Las Vegas type definitions. In particular, we show that for some marked state the two types of hitting time are of the same order in both the classical and the quantum case. Then, we present new quantum algorithms for the detection and finding problems. The complexities of both algorithms are related to the new, potentially smaller, quantum hitting times. The detection algorithm is based on phase estimation and is particularly simple. The finding algorithm combines a similar phase estimation based procedure with ideas of Tulsi from his recent theorem (Tulsi A.: Phys. Rev. A 78:012310 2008) for the 2D grid. Extending his result, we show that we can find a unique marked element with constant probability and with the same complexity as detection for a large class of quantum walks—the quantum analogue of state-transitive reversible ergodic Markov chains. Further, we prove that for any reversible ergodic Markov chain P, the quantum hitting time of the quantum analogue of P has the same order as the square root of the classical hitting time of P. We also investigate the (im)possibility of achieving a gap greater than quadratic using an alternative quantum walk. In doing so, we define a notion of reversibility for a broad class of quantum walks and show how to derive from any such quantum walk a classical analogue. For the special case of quantum walks built on reflections, we show that the hitting time of the classical analogue is exactly the square of the quantum walk.
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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 | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 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.
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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 découle