Algorithmes polynomiaux pour UPB (Bases de produits non extensibles)


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Considérons un espace de Hilbert . Une base de produits non extensible (UPB) est un ensemble de vecteurs de produits \ vert v_i \ rangle = \ vert v_i ^ 1 \ rangle \ otimes \ dots \ otimes \ vert v_i ^ n \ rangle tels que:H=H1⊗⋯⊗Hn|vi⟩=|vi1⟩⊗⋯⊗|vin⟩

a) tous les |vi⟩ sont mutuellement orthogonaux

b) il n'y a pas de vecteur produit orthogonal à tout |vje⟩

c) la base n'est pas triviale, c'est-à-dire qu'elle ne couvre pas H

(ces bases présentent un intérêt pour l'information quantique)

Des questions:

  1. Existe-t-il un algorithme polynomial (en n ) pour trouver les UPB? (notez qu'en général il n'y a pas de limite supérieure sur la taille de l'UPB, donc a priori elle peut être exponentielle en n )

  2. Existe-t-il un algorithme polynomial pour vérifier si une base de produit donnée est une UPB? (c.-à-d. n'est pas extensible)

Ou le problème est-il NP-complet?


Je suis confus ... la base standard pour H ne satisferait-elle pas à la condition UPB dans tous les cas? Ou y a-t-il d'autres conditions qui me manquent.
— Artem Kaznatcheev

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@Artem: la condition qui manque est que le nombre de vecteurs soit strictement inférieur à la dimension de . H1⊗…⊗Hn
— Peter Shor

Réponses:


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Je suis un peu déconcerté par la question (1). Une base de produit non extensible existe dans si ou si et . Dans tous ces cas, il est simple d'en trouver un.H1⊗H2⊗…⊗Hnn≥3n=2faible⁡H1,faible⁡H2≥3

Pour la question (2), la question équivaut à vérifier s'il existe un état de produit tensoriel dans le sous-espace qui est le complément de l'espace couvert par la base. Leonid Gurvits a montré que vérifier si un sous-espace général contient un état de produit tensoriel est NP-difficile, donc je soupçonne que c'est difficile dans ce cas également.


oui, mais je suis potentiellement intéressé à trouver autant de UPBs inégales (par exemple, en ce qui concerne les unités locales) que possible. La classification complète n'est connue que pour les cas simples comme 2x2x2.
— Marcin Kotowski

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