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2005 | OriginalPaper | Buchkapitel

On the Power of Random Bases in Fourier Sampling: Hidden Subgroup Problem in the Heisenberg Group

verfasst von : Jaikumar Radhakrishnan, Martin Rötteler, Pranab Sen

Erschienen in: Automata, Languages and Programming

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

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The hidden subgroup problem (HSP) offers a unified framework to study problems of group-theoretical nature in quantum computing such as order finding and the discrete logarithm problem. While it is known that Fourier sampling provides an efficient solution in the abelian case, not much is known for general non-abelian groups. Recently, some authors raised the question as to whether post-processing the Fourier spectrum by measuring in a random orthonormal basis helps for solving the HSP. Several negative results on the shortcomings of this

random strong

method are known. In this paper however, we show that the random strong method can be quite powerful under certain conditions on the group

G

. We define a parameter

r

(

G

) and show that

O

((log |

G

| /

r

(

G

))

2

) iterations of the random strong method give enough classical information to solve the HSP. We illustrate the power of the random strong method via a concrete example of the HSP over finite Heisenberg groups. We show that

r

(

G

) = Ω(1) for these groups; hence the HSP can be solved using polynomially many random strong Fourier samplings followed by a possibly exponential classical post-processing without further queries. The quantum part of our algorithm consists of a polynomial computation followed by measuring in a random orthonormal basis. As an interesting by-product of our work, we get an algorithm for solving the

state identification problem

for a set of nearly orthogonal pure quantum states.

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Metadaten
Titel
On the Power of Random Bases in Fourier Sampling: Hidden Subgroup Problem in the Heisenberg Group
verfasst von
Jaikumar Radhakrishnan
Martin Rötteler
Pranab Sen
Copyright-Jahr
2005
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/11523468_113

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