Two-message quantum interactive proofs are in PSPACE
我们证明了QIP(2)是PSPACE的一个子集,QIP(2)是具有两个消息的量子交互证明系统的一类问题。这种关系是通过一个有效的并行算法,基于乘法权更新方法,近似求解某一类半定规划。
2009-05-08 cs.CC quant-ph
Stronger Methods of Making Quantum Interactive Proofs Perfectly Complete
本文提出了在量子交互证明中实现完美完整性的更强方法。首先,证明了QMA中的任何问题都有一个具有常数可靠性误差的完全完备的双消息量子交互证明系统,其中验证者只需发送常数个EPR对的一半。这特别意味着QMA类必然包含在具有完美完备性的双消息量子交互证明的问题类QIP_1(2)中,这给出了QMA在量子交互证明方面的第一个非平凡上界。证明了任何具有$m$ -消息量子交互证明系统的问题必然具有完美完备的$(m+1)$ -消息量子交互证明系统。这改进了之前Kitaev和Watrous的结果,其中如果不使用并行化结果,则所得到的完美完整性系统需要$m+2$消息。
2013-05-17 cs.CC quant-ph
Quantum Multi-Prover Interactive Proof Systems with Limited Prior Entanglement
本文给出了多证明者交互式证明系统的量子模拟的第一个形式化处理。证明了具有量子多证明者交互式证明系统的语言类必然包含在NEXP中,假设证明者被允许最多多项式地共享许多先前纠缠的量子比特。这意味着,特别是,如果证明者之间不共享任何先前的纠缠,则具有量子多证明者交互式证明系统的语言类等于NEXP。与此相关,它表明,在一个证明者没有他的私人量子比特的情况下,类的语言具有量子单证明者交互式证明系统也等于NEXP。
2003-06-10 cs.CC quant-ph
An Application of Quantum Finite Automata to Interactive Proof Systems
量子有限自动机作为具有有限维量子存储空间的量子计算机的自然模型,自20世纪90年代末引入以来,一直受到人们的广泛研究。本文寻求他们的直接应用交互式证明系统中,一个强大的量子证明器与量子自动机验证器通过一个共同的通信单元进行通信。我们的量子交互式证明系统并列Dwork-Stockmeyer的经典交互式证明系统,其验证者是双向概率自动机。我们展示了我们的系统的优点和缺点,并进一步研究了量子自动机验证器行为的各种限制如何影响量子交互证明系统的能力。
2004-10-05 cs.CC quant-ph
Unentanglement and Post-Measurement Branching in Quantum Interactive Proofs
本文研究量子交互证明中非纠缠性和测量后分支两种资源,证明三轮非纠缠量子交互证明等同于NEXP,而无测量后分支时仅达QAM能力,并给出量子环境下公共硬币与私有硬币分离的证据。
2025-09-18 cs.CC quant-ph
Interactive Oracle Proofs of Proximity to Codes on Graphs
该研究受 FRI 启发,为图上码提出 IOPP,在保持复杂度相当的同时提升可靠性并取消域限制,为基于码的 SNARK 提供新码设计可能。
2025-05-13 cs.CC cs.CR
On quantum interactive proofs with short messages
本文证明了Beigi等人在arXiv:1004.0411v2中提出的一个公开问题。我们考虑量子交互式证明系统,其中在开始的验证者和证明者发送消息给对方,所有消息的组合长度最多为对数(在输入长度),并在结束时,证明者发送多项式长度的消息给验证者。我们表明,这个类具有相同的表达能力QMA。
2011-09-05 cs.CC quant-ph
How to Avoid Debate: Scalable AI Safety via Doubly-Efficient Interactive Proofs
MIT(麻省理工学院)
研究如何避免人工智能模型间的辩论来实现安全验证,提出单证明者交互式证明,给出双高效单证明者交互式证明及论证,用于神谕辅助计算,表明无辩论时交互式验证也可行。
2026-07-07 cs.AI cs.CC cs.CR
Entanglement in Interactive Proof Systems with Binary Answers
如果两个经典的证明者共享一个纠缠态,那么由此产生的交互式证明系统就会被显著削弱[quant-ph/0404076]。我们表明,对于验证者计算两个二进制答案的XOR的情况,所得到的证明系统实际上并不比基于单个量子证明者的系统更强大:+MIP*[2]包含在QIP(2)中。这也意味着+MIP*[2]包含在先前使用不同方法显示的EXP中[Cleve等人在CCC'04上的介绍]。这与交互式证明系统形成对比,其中两个证明者不共享纠缠。在这种情况下,+MIP[2] = NEXP,用于某些可靠性和完整性参数[quant-ph/0404076]。
2006-01-14 cs.CC quant-ph
Quantum Interactive Proofs with Competing Provers
本文研究了量子裁判博弈,这是一种量子交互证明系统,其中有两个竞争的证明者:一个试图说服验证者接受,另一个试图说服验证者拒绝。我们证明,每一种语言有一个普通的量子交互式证明系统也有一个量子裁判的游戏中,验证者交换只是一轮的消息与每个证明者。我们的证明的一个关键部分是,存在一个单一的量子测量,可靠地区分任意选择的混合状态之间的不相交的凸集具有大的最小迹距离彼此。我们还展示了如何减少错误的概率为某些类的量子裁判游戏。
2004-12-22 cs.CC quant-ph
Interactive proofs with competing teams of no-signaling provers
本文研究了一种推广的多证明者交互式证明,其中一个验证者与两个竞争的证明者团队进行交互:一个团队试图说服验证者接受,而另一个团队试图说服验证者拒绝。每个团队由两个共同实施无信号策略的证明者组成。无信号策略是一种奇怪的联合策略,通常不能在没有证明者之间的通信的情况下实现,但不能用作黑盒来建立它们之间的通信。注意力被限制在本文中的两轮互动中,验证者问问题的四个证明者,并决定是否接受或拒绝的基础上,他们的反应。我们证明了复杂性类的决策问题,承认两轮互动证明与竞争团队的无信号证明是一个子集的PSPACE。这个上限匹配现有的PSPACE下界以下两个不同的和较弱的类的交互式证明:1。两轮多证明者交互式证明,只有一个团队的无信号证明者。2.两轮竞争证明者交互式证明,每个团队只有一个证明者。我们的结果意味着,这两个模型的复杂性是不变的,在第一种情况下,通过增加第二个竞争团队的无信号证明,并通过增加第二个无信号证明,以每个团队在第二种情况下。此外,我们的结果统一和包容这些类的PSPACE上界。
2013-08-07 cs.CC
Relativization and Interactive Proof Systems in Parameterized Complexity Theory
我们介绍了一些经典的复杂性理论的技术参数化复杂性。首先,我们研究了Chen,Flum和Grohe(2005)用来描述一些参数化复杂性类的机器模型的相对化。在这里,我们得到了一个新的和非平凡的表征的A-层次的甲骨文机,并参数化一个著名的结果,贝克,吉尔和Solovay(1975),通过证明,相对于特定的甲骨文,FPT和A[1]可以重合或不同(一个类似的声明适用于FPT和W[P])。其次,我们开始研究交互式证明系统的参数化设置,并表明,类AW[SAT]中的每个问题都有一个证明系统与“短”的相互作用,在这个意义上说,轮数是上限的参数值。
2018-03-02 cs.CC
Oracularization and Two-Prover One-Round Interactive Proofs against Nonlocal Strategies
量子计算复杂性的一个核心问题是如何防止多证明者交互式证明系统中的纠缠辅助欺骗。众所周知,在先验纠缠存在的情况下,标准的oracularization技术在某些证明系统中完全失效。研究了两种基于预言化的两证明者单轮交互证明系统的构造。首先证明了Cai,Condon和Lipton提出的PSPACE的两个证明者一轮交互式证明系统在不诚实证明者之间存在先验纠缠的情况下仍然实现了指数级小的可靠性误差(更强的是,即使不诚实证明者被允许使用任意的无信号策略)。由此可见,除非多项式时间层次崩溃到第二层,两个证明系统仍然是有利的单证明系统,即使只有恶意的证明可以使用量子信息。其次,证明了通过将三个查询的概率可检验证明系统口头化而得到的两个证明者一轮交互式证明系统在弱意义下变得可靠,即使在虚假纠缠证明者的帮助下也是如此。因此,NEXP中的每一种语言都有一个完美完备的双证明者一轮交互式证明系统,尽管完备性和可靠性之间的差距呈指数级小,其中每个证明者仅用两个比特来响应。换句话说,在一个逆多项式中近似经典的两个证明者一轮游戏的值是NP困难的,即使证明者是纠缠的,每个人都向验证者发送一个两比特的答案。
2008-10-03 cs.CC cs.CR quant-ph
Constant-Space Quantum Interactive Proofs Against Multiple Provers
我们提出了多证明者量子交互证明系统的双向通信模型的计算复杂度的上界和下界,其验证者被限制为测量多双向量子有限自动机。我们证明了:(i)在预期的多项式时间内运行的多个证明器系统所识别的语言恰好是NEXP中的语言,NEXP是非确定性指数时间复杂度类,(ii)如果我们进一步要求验证器是单向量子自动机,那么它们的相关证明系统识别上下文无关语言,但不超过NE中的语言,NE是非确定性线性指数时间复杂度类,而且,(iii)当没有时间限制时,证明系统变得像图灵机一样强大。前两个结果肯定地回答了Nishimura和Yamakami提出的一个开放性问题[J. Comput. System Sci,75,pp.255--269,2009],多证明者量子交互证明系统是否比单证明者更强大。我们的证明是简单和直观的,虽然他们严重依赖于早期的结果多证明交互式证明系统的Feige和Shamir [J。系统科学,44,pp.259--271,1992]。
2014-05-27 cs.CC quant-ph
Quantum Interactive Oracle Proofs
Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所)
本文提出量子交互式 oracle 证明(qIOPs)的两种无条件构造,探讨了QMA的验证复杂性与通信复杂性之间的关系。
2026-01-19 cs.CC quant-ph
Beyond IP = PSPACE and QIP = PSPACE: Interactive Proofs in Arbitrary Physical Theories
QuICS, NIST/University of Maryland(量子信息与计算科学研究所,美国国家标准与技术研究院/马里兰大学);UMIACS, University of Maryland(计算机与信息系统研究所,马里兰大学);IHPC, A*STAR(高性能计算研究所,新加坡科技研究局);IonQ, Inc.(IonQ公司)
本文研究一般概率理论中的交互式证明,发现经典消息下各理论均决定PSPACE,量子验证者下量子理论不增加接受概率,而任意系统消息可严格超越PSPACE。
2026-10-02 cs.CC quant-ph
Structural Complexity of Rational Interactive Proofs
本文研究理性交互证明的结构复杂性,证明DRMA[k]的预言机等价性,并揭示对数通信单轮理性证明类等于PP,且黑盒采样Parity-P需线性通信。
2023-05-08 cs.CC
Compression of Quantum Multi-Prover Interactive Proofs
我们提出了一个协议,将任何量子多证明者交互式证明转换成一个非局部的游戏,其中的问题包括对数位数和常数位数的答案。作为推论,这证明了对应于非局部值近似到逆多项式精度的承诺问题对于QMIP* 是完备的,因此是NEXP困难的。这证明了在没有任何复杂性理论假设的情况下,非局部博弈比经典博弈更难。我们的研究结果还表明,非本地游戏的间隙放大可能是不可能的,一般情况下,并提供了一个负面的证据的可能性的间隙放大方法的多证明变量的量子PCP猜想。
2016-10-10 cs.CC quant-ph
Interactive Proofs with Quantum Finite Automata
在Dwork和Stockmeyer关于交互式证明系统(其验证者是双向概率有限自动机)的早期工作之后,作者于2004年开始研究量子交互式证明系统的计算能力,其验证者特别限于量子有限自动机。作为作者早期期刊出版物的后续行动[J. Comput.系统科学,Vol.75,pp.255-269,2009],我们通过研究对量子交互式证明系统的各种限制如何影响证明系统的语言识别能力来进一步研究证明者和验证者之间的交互的量子性质。特别是,我们研究了三个有趣的限制,(一)证明者总是表现在一个经典的方式,(二)验证者总是揭示证明者的信息,下一步行动,以及(iii)证明者和验证者之间的相互作用的数量是有界的。
2014-08-15 cs.CC cs.FL quant-ph
Perfect zero knowledge for quantum multiprover interactive proofs
在这项工作中,我们考虑多证明器交互式证明,量子纠缠和零知识证明之间的相互作用-复杂性理论,量子信息和密码学的核心支柱的概念。特别是,我们研究的复杂性类MIP $^*$,一套语言决定的多证明者交互式证明与量子纠缠证明,和类PZKMIP $^*$,这是一套语言决定的MIP $^*$协议,还具有完美的零知识属性之间的关系。我们的主要结果是,这两个类是平等的,即,MIP $^* =$ PZKMIP $^*$。这个结果提供了Ben-Or、Goldwasser、Kilian和Wigderson(STOC 1988)的著名结果的量子模拟,他们证明了MIP $=$ PZKMIP(换句话说,所有经典的多验证器交互协议都可以被变成零知识)。我们证明了我们的结果表明,每一个MIP $^*$协议可以有效地转化为一个等价的零知识MIP $^*$协议的方式,保持完整性,健全的差距。结合我们的变换与Slofstra(数学论坛,Pi 2019)和Fitzsimons,Ji,Vidick和Yuen(STOC 2019)的先前结果,我们得到了所有共递归可判定语言(包括不可判定问题以及所有可判定问题)都具有零知识MIP $^*$协议,承诺间隙消失。
2019-05-27 cs.CC quant-ph
Non-Interactive Quantum Statistical and Perfect Zero-Knowledge
本文介绍了非交互式完美和统计零知识证明系统的量子模拟。与经典的情形类似,我们证明了对于非交互量子完美和统计零知识的非平凡协议,共享随机性或纠缠是必要的。它还表明,共享EPR对先验,类语言具有单侧有界错误的非交互式量子完美零知识证明系统有一个自然的完全问题。这种证明系统的非平凡性是基于本文证明的事实,即图的非自同构问题,这是不知道在BQP,可以减少到我们的完全问题。我们的结果可能是第一个非平凡的量子零知识证明安全,即使对不诚实的量子验证者,因为我们的协议是非交互式的,因此零知识属性不依赖于协议中的验证者是否诚实。我们的完整问题的一个限制版本导出了BQP的一个自然完整问题。
2002-07-29 cs.CC quant-ph
A multi-prover interactive proof for NEXP sound against entangled provers
我们证明了一个强大的限制的能力纠缠证明串通在多人游戏。我们的主要结果是第一个非平凡的下界类MIP* 的语言有多个证明者交互式证明纠缠证明者,即MIP* 包含NEXP,类语言可判定的非确定性指数时间。虽然Babai、Fortnow和Lund(Computational Complexity 1991)在没有纠缠的情况下证明了著名的等式MIP = NEXP,但自从引入MIP* 类以来,证明者之间的共享纠缠是否会削弱或加强多证明者交互证明的计算能力是开放的。我们的结果表明,它并没有削弱他们的计算能力:MIP* 包含MIP。我们结果的核心是证明Babai,Fortnow和Lund的多重线性检验即使在证明者之间存在纠缠的情况下也是合理的,我们对这个检验的分析可能是独立的。作为副产品,我们表明,任何以高概率在多重线性测试中成功的纠缠策略产生的相关性总是可以单独使用共享随机性来接近地近似。
2012-09-26 cs.CC quant-ph
Multi-Prover Interactive Proof Systems with Leakage
National Institute of Informatics(情报理工学院);Nagoya University(名古屋大学)
本文首次研究允许受限信息泄露的多证人交互证明系统,提出两种技术展示其对泄露的鲁棒性,构造了针对NEXP和RE的MIP和MIP*协议,并探讨了泄露鲁棒性与PCP文献中的滑动尺度猜想的关系。
2026-07-07 cs.CC quant-ph
Pseudo-deterministic Proofs
我们引入伪确定性交互式证明(psdAM):用于搜索问题的交互式证明系统,其中保证验证者在不同执行中有很高的可能性输出相同的输出。在经典的交互式证明的情况下,验证是一个概率多项式时间算法与一个不可信的强大的证明。我们认为伪确定性的互动证明的伪确定性随机多项式时间算法的研究的延伸:后者的目标是寻找规范的解决方案,而前者的目标是证明搜索问题的解决方案是规范的概率多项式时间验证。或者,可以将强大的证明器看作是帮助概率多项式时间验证器找到搜索问题的规范解,其概率高于验证器的随机性。挑战在于,伪决定论不仅应该在随机性方面成立,而且还应该在证明者方面成立:恶意的证明者不应该能够使验证者输出唯一规范解以外的解。
2017-06-14 cs.CC
Streaming Zero-Knowledge Proofs
本研究首次提出流式零知识证明,为数据流交互证明中的求和检查与多项式求值协议赋予零知识属性,并推广至索引、中位数等核心流式问题,验证者空间复杂度为polylog(n),其余参数为n^{o(1)}。
2024-05-25 cs.CC cs.DS
Constant-Soundness Interactive Proofs for Local Hamiltonians
$ \newcommand{\Xlin}{\mathcal{X}} \newcommand{\Zlin}{\mathcal{Z}} \newcommand{\C}{\mathbb{C}} $我们给出了一个量子多证明者交互式证明系统,其中证明者的数目是常数,问题的长度是关于量子比特数的多项式,答案的长度是常数.我们的协议的主要新颖之处在于,完整性和健全性之间的差距是直接成比例的承诺差距(归一化)的基态能量的哈密顿量。这一结果可以被解释为迈向量子PCP定理的具体一步,为QMA完全问题提供纠缠证明者交互式证明系统。关键成分是Blum、Luby和Rubinfeld的经典线性检验的量子版本,其中函数$f:\{0,1\}^n\to\{0,1\}$被一对函数$\Xlin, \Zlin:\{0,1\}^n\to \text{Obs}_d(\C)$取代,这对函数是一组$d$维厄米矩阵,它们平方为恒等式。该测试强制(i)每个函数都是精确线性的,$\Xlin(a)\Xlin(b)=\Xlin(a+b)$和$\Zlin(a) \Zlin(b)=\Zlin(a+b)$,以及(ii)两个函数近似互补,$\Xlin(a)\Zlin(b)\approx (-1)^{a\cdot b} \Zlin(b)\Xlin(a)$。
2015-12-07 cs.CC quant-ph
Interactive Proofs for Synthesizing Quantum States and Unitaries
虽然量子复杂性理论传统上关注经典复杂性理论(如计算布尔函数)产生的问题,但研究固有量子操作的复杂性也是有意义的,如构建量子态或执行幺正变换。基于这个动机,我们定义了用于合成量子态和幺正的交互式证明模型,其中多项式时间量子验证者与不可信量子证明者交互,并且接受的验证者也输出目标态的近似(对于状态合成问题)或应用于输入状态的目标酉式的结果(对于酉合成问题);此外,应该存在验证者以概率1接受的“诚实”证明者。我们的主要结果是包含$\mathsf{PSPACE} \subseteq \mathsf{IP}$的“状态合成”模拟:任何由多项式空间量子算法(可以运行指数时间)计算的状态序列都允许上述形式的交互协议。利用这个状态合成协议,我们也给出了一个单一的合成协议,多项式空间可计算的酉,只在一个多项式维的子空间上的非平凡的行为。我们在多个纠缠证明者的情况下也得到了类似的结果。
2021-11-11 cs.CC quant-ph
Quantum interactive proofs and the complexity of separability testing
我们确定了一个正式的物理问题之间的联系有关的检测可分离(非纠缠)的量子态和复杂性类的理论计算机科学。特别地,我们证明了几乎每个量子交互证明复杂性类(包括BQP,QMA,QMA(2)和QSZK),都对应着一个自然可分性测试问题,该问题对于该类是完全的。特别令人感兴趣的是,确定等距是否可以产生可分离态的问题是QMA完全的或QMA(2)完全的,这取决于量子态之间的距离是由单向LOCC范数还是迹范数测量的。我们通过证明对于每个n比特最大纠缠态,存在一个固定的单向LOCC测量,该测量将其与任何具有在n中指数衰减的错误概率的可分离态区分开来,从而获得强硬度结果。
2014-09-30 cs.CC quant-ph
Quantum interactive proofs with short messages
本文考虑了量子交互证明系统的三种变体,其中证明者和验证者之间交换短(意味着长度)消息。第一种变体是验证者向证明者发送短消息,证明者以普通或多项式长度的消息进行响应;第二种变体是可以交换任何数量的消息,但是所有消息的组合长度是对数的;而第三种变体是其中验证者向证明者发送多项式的许多随机比特,证明者用短量子消息进行响应。我们证明,在所有这些情况下,可以消除短消息,而不改变的权力的模型,所以第一个变种的表达能力的QMA和第二和第三个变种的表达能力的BQP。这些事实证明,通过使用量子态层析成像,以及有限量子德Finetti定理的第一个变种。
2011-06-21 cs.CC quant-ph
Interactive proofs for verifying (quantum) learning and testing
Department of Computer Science, University of Warwick, UK(沃里克大学计算机科学系);Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin, Berlin, Germany(柏林自由大学复杂量子系统中心);Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, Berlin, Germany(柏林材料与能源研究中心);IBM Quantum, Almaden Research Center, San Jose, CA, USA(IBM量子,阿姆登研究中心)
本研究探讨资源受限的学习者能否通过与不可信但资源丰富的证明者交互提升测试与学习效率,证明经典交互无优势,但量子通信可带来显著优势。
2026-09-18 cs.CC cs.DS cs.LG
Two-message quantum interactive proofs and the quantum separability problem
假设一个多项式时间的混合态量子线路,被描述为一个局部幺正相互作用序列,后面跟着一个部分迹线,产生一个在两方之间共享的量子态。人们可能会想,这个量子线路产生的状态是可分离的还是纠缠的?在这里,我们给出的证据表明,这是计算很难决定这个问题的答案,即使有机会获得量子计算的力量。我们首先展示一个双消息量子交互证明系统,它可以决定问题的承诺版本的答案。然后,我们证明了承诺问题是困难的承诺问题类的“量子统计零知识”(QSZK)证明系统,证明了多项式时间的卡普约简从QSZK-完全承诺问题“量子态可分性”,我们的量子可分性问题。通过利用Knill的有效编码的矩阵描述的状态到一个电路的描述,以产生的状态,我们可以证明,我们的承诺问题是NP-困难的库克减少。因此,量子可分性问题(如上所述)构成了第一个可由双消息量子交互式证明系统判定的非平凡承诺问题,同时对于NP和QSZK都是困难的。我们还考虑了这个问题的一个变体,其中给定的多项式时间混合态量子线路接受一个量子态作为输入,问题是决定是否有一个输入到这个电路,使其输出可通过一些二分割。我们证明了这个问题是一个完整的承诺问题类QIP的量子交互式证明系统可判定的问题。最后,我们证明了一个双消息量子交互证明系统也可以决定量子可分性问题的多部推广。
2013-09-06 cs.CC quant-ph
Interactive Proofs with Polynomial-Time Quantum Prover for Computing the Order of Solvable Groups
在本文中,我们考虑当服务器执行多项式时间量子计算但用户只能执行多项式时间经典(即,非量子)计算。理解这个模型的计算能力,它对应于可以有效地经典验证的多项式时间量子计算,是量子计算中一个众所周知的开放问题。我们的结果表明,计算一个可解群的阶,这是最普遍的问题之一,量子计算表现出指数级的速度相对于经典计算,可以在这个模型中实现。
2018-05-09 cs.CC quant-ph
Oracle Separations Between Quantum and Non-interactive Zero-Knowledge Classes
我们研究了在多项式时间内可由量子算法解决的问题与存在零知识证明的问题之间的关系。在之前的工作中,Aaronson [arxiv:quant-ph/0111102]显示了BQP和SZK之间的oracle分离,即oracle $A$,使得$\mathrm{SZK}^A \not\subseteq \mathrm{BQP}^A$。本文将Aaronson的结果简单扩展到具有完全安全性的非交互式零知识证明。这个类NIPZK是最严格的零知识类。我们表明,即使对于这个类,我们可以构建一个$A$与$\mathrm{NIPZK}^A \not\subseteq \mathrm{BQP}^A$。
2019-07-06 cs.CC quant-ph
Efficiently Batching Unambiguous Interactive Proofs
MIT(麻省理工学院)
本研究提出了轮复杂度和通信量更优的批量无歧义交互证明构造,并由此拓展了双高效证明系统的适用语言时间复杂度范围。
2025-10-21 cs.CC cs.CR
Interactive Proofs For Distribution Testing With Conditional Oracles
University of Warwick(华威大学);Boston University(波士顿大学);University of Sydney(悉尼大学)
本文提出了一种基于条件oracle的交互证明方法,通过减少样本数量实现对分布测试的高效验证。
2025-11-27 cs.CC math.CO
Probabilistically Checking Quantum Proofs, with Interaction
École Polytechnique Fédérale de Lausanne(洛桑联邦理工学院);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所)
研究量子交互式预言机证明(qIOP),通过结合量子局部可测试码和经典概率可检查邻近证明,实现了对QMA语言的交互式局部验证,验证者仅读取多对数个量子比特。
2026-06-08 cs.CC quant-ph
Power of the interactive proof systems with verifiers modeled by semi-quantum two-way finite automata
在本文中,我们探讨的权力AM的情况下,验证者是{\em双向有限自动机与量子和经典状态}(2QCFA)-介绍了Ambainis和Watrous在2002年-和通信是经典的。考虑具有这种"半量子"验证器的AM是有趣的,因为它们仅使用有限的量子资源。我们的主要结果是,这样的量子阿瑟-梅林证明系统(QAM(2QCFA))与多项式预期的运行时间是更强大的验证者的情况下,是双向概率有限自动机(AM(2PFA))与多项式预期的运行时间。此外,我们还证明了存在一种语言,它可以被指数期望运行时间的QAM(2QCFA)识别,但不能被任何AM(2PFA)识别; NP完全语言$L_{knapsack}$也可以被只作用于量子纯态的使用幺正算符的QAM(2QCFA)识别.
2015-05-02 cs.CC cs.CR quant-ph
Practical Verified Computation with Streaming Interactive Proofs
当将计算委托给服务提供商时,如在云计算中,我们寻求某种保证,即输出是正确和完整的。然而,将输出重新计算为校验是低效且昂贵的,并且甚至不可能将所有数据存储在本地。因此,我们感兴趣的证明系统,允许服务提供商证明其输出的正确性流(次线性空间)的用户,谁不能存储完整的输入或执行完整的计算自己。我们的做法是双重的。首先,我们描述了一个精心选择的实例化的任意计算(流或其他),由于Goldwasser,卡莱和Rothblum的最有效的通用结构之一。这需要一些新的见解,使该方法更加实用。我们的主要贡献是在实现一个证明谁运行在时间O(S(n)log S(n)),其中S(n)是一个算术电路计算感兴趣的功能的大小。我们的实验结果表明,一个实用的通用协议可验证的计算可能会显着更接近现实比以前实现。其次,我们描述的技术,实现真正的可扩展性的协议微调流和数据库处理中的具体重要问题。特别关注非交互式协议的问题,从矩阵向量乘法二分完美匹配,我们建立在以前的工作,以实现一个证明谁运行在近线性时间,同时获得最佳的权衡之间的通信成本和用户的工作记忆。现有的技术需要(基本上)超线性时间的证明。我们认为,即使通用的方法改进,微调协议将仍然是有价值的,在现实世界中的关键问题的设置,因此,特别注意特定的问题是必要的。
2012-02-13 cs.CC cs.CR cs.DS
Interactive proofs with approximately commuting provers
类$\MIP^*$的承诺问题,可以决定通过一个交互式的证明系统与多个纠缠的证明者提供了一个复杂性理论框架的探索纠缠的非本地属性。人们对这个阶级的力量知之甚少。唯一提出的建立上界的方法是基于一个层次的半定程序独立介绍的Pironio等人。和Doherty等人。这个层次结构收敛到一个值,这是唯一已知的符合证明者的最大成功概率在一个给定的证明系统下一个似是而非的,但困难的数学猜想,康纳斯'嵌入猜想。收敛速度的界限是未知的。我们引入了一个舍入方案的层次结构,建立任何解决方案,其$N$ -th级别可以映射到一个战略的证明者,其中测量运营商与不同的证明者有成对的换向器有界的$O(\ell^2/\sqrt{N})$在运营商规范,其中$\ell$是每个证明者的可能答案的数量。我们的四舍五入计划激励$\MIP^*$的一个变种,称为$\MIP_δ^*$,其中的健全性属性是需要举行,只要不同的证明者进行的操作的换向器具有规范最$δ$。我们的舍入方案意味着上限$\MIP_δ^* \subseteq \DTIME(\exp(\exp(\poly)/δ^2))$。在下界方面,我们建立了$\MIP^*_{2^{-\poly}}$,具有完备性$1$和可靠性$1-2^{-\poly}$,包含$\NEXP$。$\MIP_δ^*$与$\MIPstar$的关系与近似对易的数学文献有关。我们的舍入方案给出了强Kirchbe…
2015-10-01 cs.CC quant-ph
Strong ETH Breaks With Merlin and Arthur: Short Non-Interactive Proofs of Batch Evaluation
我们提出了一个有效的证明系统多点算术电路评估:对于在字段${\mathbb F}$上的大小为$s$和次数为$d$的每个算术电路$C(x_1,\ldots,x_n)$,以及任何输入$a_1,\ldots,a_K \in {\mathbb F}^n$、$\bullet$,证明器向验证器发送值$C(a_1), \ldots, C(a_K) \in {\mathbb F}$和$\tilde{O}(K \cdot d)$长度的证明,以及$\bullet$,验证器投掷$\textrm{poly}(\log(dK|{\mathbb F}|/\varepsilon))$硬币并且可以在大约$\tilde{O}(K \cdot(n + d) + s)$时间内检查证明,错误概率小于$\varepsilon$。对于小度$d$,这个“Merlin-Arthur”证明系统(a.k.a. MA-证明系统)在近似线性时间内运行,并且具有许多应用。例如,我们获得MA证明系统,运行在$c^{n}$时间(对于各种$c < 2$)的永久,$\#$ Circuit-SAT的所有次线性深度电路,计数哈密顿周期,$0$ - $1$线性程序的不可行性。一般来说,Valiant的类${\sf VP}$中的任何多项式的值都可以比所有可能的赋值的“穷举求和”更快地被证明。这些结果有力地反驳了Russell Impagliazzo等人提…
2016-01-18 cs.CC cs.CR
Quantum interactive proofs using quantum energy teleportation
该研究利用QST与QET构造兼具完备性、可靠性和零知识性的QIP协议,并扩展至分布式及多证明者场景,给出PSPACE内的安全量子认证方案。
2023-06-14 cs.CC cs.CR cs.IT
Time-Optimal Interactive Proofs for Circuit Evaluation
最近,研究人员一直致力于开发实用的通用协议,可验证的计算。这些协议使计算能力弱的验证者能够将计算卸载到强大但不可信的证明者,同时为验证者提供证明者正确执行计算的保证。尽管取得了实质性进展,但现有的实施还不实用。主要的瓶颈通常是证明者返回一个有正确性保证的答案与返回一个没有保证的答案相比所需的额外工作。我们描述了一个强大的交互式证明协议,最初由于Goldwasser,卡莱和Rothblum的改进。Cormode、Mitzenmacher和Thaler展示了如何在时间为O(S log S)的情况下在该协议中实现证明器,其中S是计算感兴趣函数的算术电路的大小。我们的改进适用于电路的布线模式是足够的“规则”,对于这些电路,我们带来的运行时间的证明下降到O(S)。也就是说,我们的证明器可以在保证正确性的情况下评估电路,与评估没有保证的电路相比,工作中只有常数因子爆破。我们认为,我们的改进捕获一个大类的电路,并证明了一些定理形式化。实验上,我们的改进产生了200倍的速度比Cormode等人的实现证明,我们的证明器比简单评估电路的C++程序慢不到10倍。一路上,我们描述了一个特殊用途的协议矩阵乘法,是在其本身的权利感兴趣。我们的最后贡献是针对一般数据并行计算的协议。与以前的工作相比,该协议可以更有效地验证复杂的计算,只要该计算独立地应用于许多数据。
2017-02-08 cs.CC cs.CR cs.DS
From Proof Complexity to Circuit Complexity via Interactive Protocols
本文证明:若隐式扩展弗雷格系统iEF能高效证明标准去随机化假设,则iEF证明长度的超多项式下界可推出#P不在FP/poly中,从而在证明复杂性与电路复杂性之间建立条件性联系。
2024-05-03 cs.CC
Rational Proofs with Multiple Provers
交互式证明(IP)模拟了一个世界,其中验证者将计算委托给不可信的证明者,在接受证明者的声明之前对其进行验证。IP协议在可验证计算外包、计算委托、云计算等领域有着广泛的应用。在这些应用中,验证者可以基于证明者的工作质量来支付证明者。Azar和Micali(2012)提出的理性交互式证明(RIP)是一种付费的交互式证明系统,其中证明者是理性的而不是不可信赖的--他可能会撒谎,但只是为了增加他的付款。合理证明利用证明者的合理性来获得简单有效的协议。Azar和Micali证明了RIP=IP(=PSAPCE)。他们留下的问题是否多个证明者比一个单一的证明者更强大的理性和经典的证明作为一个开放的问题。在本文中,我们介绍了多证明者的理性交互证明(MRIP)。在这里,验证者相互交叉检查证明者的答案,并根据交换的消息支付他们。当且仅当验证者学习到问题的正确答案时,证明者是合作的,并且最大化他们的总期望支付。我们进一步完善的模型MRIP纳入效用差距,这是在支付损失的证明者谁误导验证者的错误答案。我们定义的类MRIP协议与恒定的,明显的和可忽略的实用程序的差距。我们给所有三个MRIP类严格的表征。我们表明,在标准的复杂性理论的假设下,MRIP是更强大的RIP和MIP,这是真的,即使效用差距是恒定的。此外,每个MRIP类的全部功率可以仅使用两个校准器和三轮来实现。(本文的初步版本出现在ITCS 2016上…
2017-11-11 cs.CC
Quantum space, ground space traversal, and how to embed multi-prover interactive proofs into unentanglement
本文研究 NPSPACE 的量子类比 SQCMASPACE,证明其等于 NEXP,并展示在指数长证明下量子约束满足问题的解空间总是连通的,同时给出将 SQCMASPACE 嵌入非纠缠证明系统的系统性构造。
2022-06-10 cs.CC quant-ph
Polynomial-Space Approximation of No-Signaling Provers
在两个证明者的一轮交互式证明系统中,无信号证明者是那些被允许使用任意策略的证明者,不限于局部操作,只要他们的策略不能用于他们之间的通信。多证明者交互式证明系统的研究与无信号的证明者的动机是研究那些与共享量子态的证明者。它们之间的关系是,无信号策略包括所有可通过共享任意纠缠量子态的证明器实现的策略,等等。本文表明,两个证明人的一轮互动证明系统与无信号证明人只接受PSPACE中的语言。结合Ito,Kobayashi和Matsumoto(CCC 2009)的PSPACE协议,这意味着MIPns(2,1)=PSPACE,其中MIPns(2,1)是具有两个证明器的单轮交互式证明系统的语言类,无信令证明器。证明了这一点,通过构建一个快速的并行算法,近似在一个添加剂的错误的最大值的两个球员的一轮比赛可实现的合作无信号球员。该算法采用了Young(FOCS 2001)提出的混合装箱和覆盖问题的快速并行算法。
2009-10-20 cs.CC quant-ph
Space-bounded quantum interactive proof systems
该研究提出两种空间有界量子交互式证明模型,刻画其计算能力及中间测量的独特作用,还提出空间有界幺正量子统计零知识类并证明其等于BQL。
2025-05-28 cs.CC quant-ph
Interactive Oracle Proofs of Proximity to Algebraic Geometry Codes
在这项工作中,我们开始研究邻近测试代数几何(AG)代码。代数曲线$\mathcal{X}$上的AG码$C = C(\mathcal{X}, \mathcal{P}, D)$是与Riemann-Roch空间$L_\mathcal{X}(D)$中的函数在$\mathcal{P}$上的求值相关联的向量空间。测试与纠错码$C$的接近度的问题在于区分以下两种情况:给定为oracle的输入字属于$C$的情况和它远离$C$的每个码字的情况。AG码是构造短证明系统的良好候选者,但是对于它们没有有效的邻近检验。我们的目标是填补这一空白。我们构造了一个交互式Oracle Proof of Proximity(IOPP)的一些家庭的AG码通过推广的IOPP Reed-Solomon码介绍本-萨森,Bentov,Horesh和Riabzev,被称为FRI协议。我们确定了为AG代码设计高效IOPP系统的合适要求。我们的方法依赖于一个整洁的分解的黎曼-罗克空间的任何不变的除数下的一组作用曲线上的商曲线成几个明确的黎曼-罗克空间。我们提供了足够的条件,允许减少一个接近测试问题$C$的成员资格问题,一个显着较小的代码$C'$的AG代码$C$。作为具体的例子,我们研究了Kummer曲线和Hermitian塔上的曲线上的AG码。后者可以在多字节大小的字母表上定义。我们专门的通用AG-IOPP建设,以达到线性证明运行时…
2022-10-25 cs.CC cs.CR cs.IT
Towards a quantum-inspired proof for IP = PSPACE
我们探索量子启发的交互式证明系统的证明是有限的。也就是说,我们通过[AG 17]改进了一个结果,该结果显示了一个用于$\sf PreciseBQP$的量子启发交互协议($\sf IP$),其中证明者仅被假设为$\sf PreciseBQP$机器,并表明该结果可以被加强以显示一个用于$\sf NP^{PP}$的$\sf IP$,其中证明者仅被假设为$\sf NP^{PP}$机器-这是以前未知的。我们还展示了该协议如何用于直接验证$\sf QMA$计算,从而将[AAV 13]的和检查协议与[AG 17,LFKN 90]的结果连接起来。我们的研究结果揭示了量子启发的${\sf IP} = {\sf PSPACE}$的证明,因为$\sf PreciseQMA$捕获了全部的$\sf PSPACE$功率。
2021-11-05 cs.CC quant-ph
The Round Complexity of Proofs in the Bounded Quantum Storage Model
研究有界量子存储模型下交互证明的轮压缩,提出NP/QMA的非交互统计WI证明及经典证明系统的两消息量子压缩,并给出紧致性证据。
2024-05-28 cs.CC cs.CR quant-ph
Time Transitive Functions for Zero Knowledge Proofs
可验证的延迟函数最近在区块链技术中得到了很多应用。连续可验证延迟函数是对具有递归能力的VDF基本概念的改进。我们提出了应用VDF构建更多的空间时间效率的证明器和模拟器所需的迭代非交互式零知识系统。
2021-08-13 cs.CC cs.CR cs.DC
Information-theoretically-sound non-interactive classical verification of quantum computing with trusted center
事后验证协议[J.F. Fitzsimons,M. Hajdu{ \v s}ek和T. Morimae,Physical Review Letters { \bf 120},040501(2018)]实现了量子计算的信息理论上健全的非交互式验证,但是从证明者到验证者的消息是量子的,并且验证者必须进行单量子比特测量。Mahadev协议删除了这些量子部分,但可靠性变成了计算性。在本文中,我们构建了一个信息理论上健全的非交互式经典验证协议的量子计算与可信中心。可信中心向证明者发送随机BB84状态,并向验证者发送这些BB84状态的经典描述。从中心到证明者和验证者的消息独立于实例。通过对协议的微小修改,我们还构造了一个基于可信中心的QMA非交互式统计零知识证明系统。
2020-03-24 cs.CC cs.CR quant-ph