Limitations of the Macaulay matrix approach for using the HHL algorithm to solve multivariate polynomial systems
Notice bibliographique
Résumé
Recently Chen and Gao \cite{ChenGao2017} proposed a new quantum algorithm for Boolean polynomial system solving, motivated by the cryptanalysis of some post-quantum cryptosystems. The key idea of their approach is to apply a Quantum Linear System (QLS) algorithm to a Macaulay linear system over C , which is derived from the Boolean polynomial system. The efficiency of their algorithm depends on the condition number of the Macaulay matrix. In this paper, we give a strong lower bound on the condition number as a function of the Hamming weight of the Boolean solution, and show that in many (if not all) cases a Grover-based exhaustive search algorithm outperforms their algorithm. Then, we improve upon Chen and Gao's algorithm by introducing the Boolean Macaulay linear system over C by reducing the original Macaulay linear system. This improved algorithm could potentially significantly outperform the brute-force algorithm, when the Hamming weight of the solution is logarithmic in the number of Boolean variables.Furthermore, we provide a simple and more elementary proof of correctness for our improved algorithm using a reduction employing the Valiant-Vazirani affine hashing method, and also extend the result to polynomial systems over Fq improving on subsequent work by Chen, Gao and Yuan \citeChenGao2018. We also suggest a new approach for extracting the solution of the Boolean polynomial system via a generalization of the quantum coupon collector problem \cite{arunachalam2020QuantumCouponCollector}.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,004 | 0,015 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,003 | 0,008 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,016 | 0,008 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».