The Lasserre Hierarchy is a set of semidefinite programs which yield increasingly tight bounds on optimal solutions to many NP-hard optimization problems. The hierarchy is parameterized by levels, with a higher level corresponding to a more accurate relaxation. High level programs have proven to be invaluable components of approximation algorithms for many NP-hard optimization problems. There is a natural analogous quantum hierarchy, which is also parameterized by level and provides a relaxation of many (QMA-hard) quantum problems of interest. In contrast to the classical case, however, there is only one approximation algorithm which makes use of higher levels of the hierarchy. Here we provide the first ever use of the level-$2$ hierarchy in an approximation algorithm for a particular QMA-complete problem, so-called Quantum Max Cut. We obtain modest improvements on state-of-the-art approximation factors for this problem, as well as demonstrate that the level-$2$ hierarchy satisfies many physically-motivated constraints that the level-$1$ does not satisfy. Indeed, this observation is at the heart of our analysis and indicates that higher levels of the quantum Lasserre Hierarchy may be very useful tools in the design of approximation algorithms for QMA-complete problems.


翻译:Lasserre Hierararchy是一套半无限期程序,对许多NP-硬性优化问题的最佳解决方案具有越来越紧密的分界线。 等级由级别进行参数化的参数化, 与更精确的放松相对应。 高级程序已证明是许多NP- 硬性优化问题的近似算法的宝贵组成部分。 存在一个自然相似的量子等级化, 也按级别进行参数化的参数化, 并提供了许多( QMA- 硬性) 量子问题的放松。 然而, 与传统的情况相反, 只有一个近似算法, 利用了更高层次的等级。 在这里, 我们首次在近似算法中使用 $2 级的等级化等级化, 用于一个特定的QMA- 完整问题, 所谓的 QQ- 断分母体切特。 我们在这一问题的状态- 近似近似因素上取得了些微的改进, 并表明 $2 级级级化 满足了许多物理动机性限制, 达不到一美元 。 事实上, 这一观察是我们分析的核心, 并且表明, 量质的Lasser- Q- 质- Q 问题 的精确性 分析工具可能是非常有用的工具。

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