Rastgele bir kehanet hangi TFNP problemlerinin ortalama olarak zor olduğunu değiştirebilir mi?


9

Şifreleme üzerine bu soruyu
gördüğümden beri çeşitli zamanlarda aşağıdaki soruyu düşünüyorum .


Soru

İzin Vermek RBir olmak TFNP ilişkisi. Rastgele bir kehanet P / poly'nin
kırılmasına yardımcı olabilir Rihmal edilemez bir olasılıkla? Daha resmi olarak,

mu

Tüm için P / poli algoritmaları , \ Pr_x [R (x, A (x))] olduğu önemsizAPrx⁡[R(x,A(x))]

mutlaka ima etmek

için hemen hemen tüm O racles , algoritmalar torpil-Tüm P / poli , önemsizdirOAPrx⁡[R(x,AO(x))]

?


Alternatif formülasyon

İlgili orasles kümesi (böylece ölçülebilir), bu yüzden kontraseptif alarak ve Kolmogorov'un sıfır-bir yasasını uygulayarakGδσ , aşağıdaki formülasyon orijinal eşdeğerdir.

mu

için hemen hemen tüm O racles , orada bulunan bir p / poli oracle algoritması şekilde değildir önemsizO
APrx⁡[R(x,AO(x))]

mutlaka ima etmek

P vardır / poli algoritması şekilde göz ardı edilemezAPrx⁡[R(x,A(x))]

?


Tek tip çanta

Tek tip sürüm için bir kanıt :

Böylece boş [yere] [8] sayılabilen additif sadece sayılabilir-çok PPT torpil-algoritmalar bulunmaktadır, PPT algoritma var olan şekilde bir non için boş Oracles grubu , önemsiz değildir. Let bu tür bir torpil-algoritma.AO
Prx⁡[R(x,AO(x))]B

Benzer şekilde, izin bir pozitif tamsayı olması Oracles boş olmayan bir kümesi için , , en az sonsuz-genellikle , burada , girişin uzunluğudur. Bir çelişki ile Borel Cantelli , cO
Prx⁡[R(x,BO(x))]n−cn
∑n=0∞PrO⁡[n−c≤Prx∈{0,1}n⁡[R(x,BO(x))]] sonsuzdur.

Tarafından karşılaştırma testi sonsuz genellikle PrO⁡[n−c≤Prx∈{0,1}n⁡[R(x,BO(x))]≥n−2 .

[kehaneti simüle eder] [12] ve çalıştıran PPT algoritması olsun.SB o simüle edilmiş oracle ile .

Düzeltme ve izin Oracles kümesi , öyle ki nGoodOn−c≤Prx∈{0,1}n⁡[R(x,BO(x))] .

Eğer sonra boş değil .Good

PrO⁡[O∈Good]⋅n−c=PrO⁡[O∈Good]⋅EO⁡[n−c]≤PrO⁡[O∈Good]⋅EO⁡[Prx∈{0,1}n⁡[R(x,BO(x))]∣O∈Good]=EO⁡[Prx∈{0,1}n⁡[O∈Good and R(x,BO(x))]]≤EO⁡[Prx∈{0,1}n⁡[R(x,BO(x))]]=PrO,x∈{0,1}n⁡[R(x,BO(x))]=Prx∈{0,1}n,O⁡[R(x,BO(x))]=Ex∈{0,1}n⁡[PrO⁡[R(x,BO(x))]]=Ex∈{0,1}n⁡[Pr⁡[R(x,S(x))]]=Prx∈{0,1}n⁡[R(x,S(x))]

Yana sonsuz genellikle PrO⁡[O∈Good]≥n−2Prx⁡[R(x,S(x))] göz ardı edilemez.

Bu nedenle , tek tip versiyon geçerlidir. Kanıt eleştirel
olarak sadece sayıca çok sayıda PPT oracle algoritması olduğu gerçeğini kullanıyor .
Sürekli olmayan birçok P / poli oracle algoritması olduğu için, bu fikir tek tip olmayan durumda işe yaramaz .


Bunun gerçekten kehanetlerle ilgili bir soru olduğunu sanmıyorum. Yana bağımsızdır , siz de sadece verebilir rastgele dize erişimi. O zaman soru şu: Rasgelelik çok boyutlu devrelerin gücünü arttırıyor mu? Bunun cevabı "hayır" dır, çünkü rasgele bir dizeye iyi bir erişim verdiyse , ortalama bir argümanla, iyi yapabileceği rastgele dizenin belirli bir ayarı olurdu ve sonra sadece dizeyi devresine bağlar. ORAAAA
— Adam Smith

@AdamSmith: " bağımsız olduğu için, rastgele bir dizeye erişimi de verebilirsiniz " sezgidir, ancak bunu bir ispat haline getirmenin herhangi bir yolunu görmüyorum. ORA

1
@Adam, önemli bir nicelik daha var. Olumsuzluğa bakmak daha kolay olduğunu düşünüyorum: hemen hemen her kehanet için, arama problemini kırmak için kehaneti kullanabilen tek tip bir düşman olması mümkün mü?
— Kaveh

Anlıyorum. Farklı bir soruya cevap veriyordum. Karışıklık için özür dilerim.
— Adam Smith

@domotorp: Şimdi düzeltilmeleri gerekiyor. (Benim en iyi tahmin neden bu oldu isein-line bağlantı yerine numaralı bağlantıların kullanımı).

Yanıtlar:


0

Başlığıma hayır, sorumun vücuduna evet. Aslında bu hemen genelleştirir
gelmez her polinom uzunlukta oyuna değil düşmanlar kodunu kullanın.


Kullanacağımı unutmayın C düşmanlar için değil, A, Teorem 2 gösterimi
ile eşleşecek şekilde .

Hemen hemen tüm kehanetler için O, bir P / poli var
oracle algoritması varC öyle ki Prx[R(x,CO(x))] ihmal edilemez.


Hemen hemen tüm kehanetler için O,
en fazla d + n d boyutunda bir dizi devre olacak şekilde pozitif bir tamsayı d vardır .
Prx∈{0,1}n[R(x,CO(x))] sonsuz-sık sık 1/(nd).

Sayılabilir katkı maddesi ile, sıfır olmayan bir oracles kümesi için pozitif bir tamsayı d vardır. O, en fazla d + n d boyutunda bir dizi devre vardır, öyle ki
Prx∈{0,1}n[R(x,CO(x))] sonsuz-sık sık 1/(nd).

J böyle bir reklam olsun ve z
, n'yi girdi olarak alan ve sözlükbilimsel olarak en az oracle devresini en fazla j + n olarak çıkaran (zorunlu olarak verimli olmayan) oracle algoritması olsun. j
en üst düzeye çıkarmak Prx∈{0,1}n[R(x,CO(x))]. Borel-Cantelli'nin kontraseptifiyle ,1/(n2)<ProbO[1/(nj)<Prx∈{0,1}n[R(x,(zO)O(x))]]sonsuz sayıda için


Böyle n için,

1/(n2+j)=1/((n2)⋅(nj))=(1/(n2))⋅(1/(nj))<ProbO,x∈{0,1}n[R(x,(zO)O(x))]

.


İzin VermekA be the oracle-algorithm that takes 2 inputs, one of which is n, and does as follows:

Choose a random n-bit string x. ​ Attempt to
[parse the other input as an oracle-circuit and run that oracle-circuit on the n-bit string].
If that succeeds and the oracle-circuit's output y satisfies R(x,y), then output 1, else output 0.


(Note that A is not just the adversary.)
For infinitely many n, 1/(n2+j)<ProbO⁡[AO(n,zO(n))].
Let p be as in Theorem 2, and set f=2⋅p⋅(j+nj)⋅n(2+j)⋅2.


By Theorem 2, there exists an oracle-function S such that with P as in that theorem,
if 1/(n2+j)<ProbO⁡[AO(n,zO(n))] then

1/(2⋅(n2+j))=(1/(n2+j))−(1/(2⋅(n2+j)))=(1/(n2+j))−1/(2⋅2⋅(n(2+j)⋅2))
=(1/(n2+j))−(p⋅(j+nj))/(2⋅2⋅p⋅(j+nj)⋅(n(2+j)⋅2))=(1/(n2+j))−(p⋅(j+nj))/(2⋅f)
<ProbO⁡[AO(n,zO(n))]−(p⋅(j+nj))/(2⋅f)≤ProbO⁡[AP(n,zO(n))].


For n such that 1/(n2+j)<ProbO⁡[AO(n,zO(n))]:

In particular, there exists [an oracle-circuit C of size at most j+nj] and
[an assignment of length at most f] such that with that input and presampling,
A's probability of outputting 1 is greater than 1/(2⋅(n2+j)).
Oracle-circuits of size at most j+nj can be represented with poly(n) bits, so for p is bounded
above by a polynomial in n, which means f is also bounded above by a polynomial in n.
By construction of A, that means there are oracle-circuits of size at most j+nj and a
polynomial-length assignment such that when run with that presampling, the circuits' probability of finding a solution is greater than 1/(2⋅(n2+j)). ​ Since such circuits cannot make queries longer than j+nj bits, presampled inputs longer than that can be ignored, so such presampling can be efficiently-and-perfectly simulated with a random oracle and poly(n) hard-coded bits. ​ That means there are polynomial-size oracle circuits such that with a standard random oracle, the circuits' probability of finding a solution is greater than 1/(2⋅(n2+j)). ​ Such a random oracle can in turn be efficiently-and-perfectly simulated with just ordinary random bits, so there are polynomial-size probabilistic non-oracle circuits whose probability of finding a solution is greater than 1/(2⋅(n2+j)). ​ In turn, by hard-coding optical randomness, there are polynomial-size deterministic (non-oracle) circuits whose probability (over the choice of x) of finding a solution is greater than 1/(2⋅(n2+j)).


As shown earlier in this answer, there are infinitely many n such that 1/(n2+j)<ProbO⁡[AO(n,zO(n))], so there is a polynomial such that

the sequence whose n-th entry is the lexicographically least
[circuit C of size bounded above by that polynomial] which maximizes Prx∈{0,1}n[R(x,C(x))]

is a P/poly algorithm whose probability (over the choice of x) of finding a solution is non-negligible.


Therefore the implication's in my question's body always hold.

To get the same implication for other polynomial-length games, just
change this proof's A to make it have the input oracle-circuits play the game.

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.