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))]ncn
n=0PrO[ncPrx{0,1}n[R(x,BO(x))]] sonsuzdur.

Tarafından karşılaştırma testi sonsuz genellikle PrO[ncPrx{0,1}n[R(x,BO(x))]n2 .

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

Düzeltme ve izin Oracles kümesi , öyle ki nGoodOncPrx{0,1}n[R(x,BO(x))] .

Eğer sonra boş değil .Good

PrO[OGood]nc=PrO[OGood]EO[nc]PrO[OGood]EO[Prx{0,1}n[R(x,BO(x))]OGood]=EO[Prx{0,1}n[OGood 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[OGood]n2Prx[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=2p(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/(22(n(2+j)2))
=(1/(n2+j))(p(j+nj))/(22p(j+nj)(n(2+j)2))=(1/(n2+j))(p(j+nj))/(2f)
<ProbO[AO(n,zO(n))](p(j+nj))/(2f)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.