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无权夹链谱 homology 为 $\mathsf{QMA}_1$-完整

量子物理 2026-08-03 v1

摘要

判定给定图的 clique complex 在给定维数上是否存在非平凡 homology,在顶点-乘积加权和对组合 Hodge 拉普拉斯算子施加的逆多项式谱间隙承诺下,已知是 QMA1\mathsf{QMA}_1-hard 且包含在 QMA\mathsf{QMA} 中(King 和 Kohler, FOCS 2024)。顶点权重在已知证明中至关重要,其中提供了谱间隙分析所需的尺度分离。我们证明当每个顶点权重为一时,问题仍为 QMA1g2\mathsf{QMA}_1^{g_2}-hard 且包含在 QMA1g2\mathsf{QMA}_1^{g_2} 中,其中 QMA1g2\mathsf{QMA}_1^{g_2} 是使用通用门集合 g2={X,CX,CCX,HH}g_2=\{\mathsf{X},\mathsf{CX},\mathsf{CCX},H\otimes H\}QMA1\mathsf{QMA}_1。该构造用扩张取代加权:每个加权复合体的顶点被膨胀为一个其大小编码其权重的 clique。块大小被选择以便对称平均再现加权 Hodge 度量。因此,对称子空间携带加权拉普拉斯算子,最多只放大一个公共标量因子,而局部平均论证给出对称子空间正交补的均匀下界。因此,在不引入额外低能态或伪 homology 的情况下,将加权 gap 分析转移到无权 clique complex 中。 QMA1g2\mathsf{QMA}_1^{g_2} 的包含性源于 Rudolph 对稀疏整数 clique 拉普拉斯算子的精确线性组合 unitaries 模拟。该结果表明,gap 承诺而非顶点加权是 gapped clique homology 复杂度的来源。

关键词

引用

@article{arxiv.2608.02726,
  title  = {Unweighted Gapped Clique Homology is $\mathsf{QMA}_1$-complete},
  author = {Ryu Hayakawa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2608.02726},
  year   = {2026}
}

备注

25 pages, 3 figures