バックグラウンド
P S P A C E A ≠ P H AであるようなオラクルAが存在することが知られています。
A PSPACEA≠PHA ランダムな神託に関連して分離が成立することさえ知られています。非公式には、これをP S P A C E
PSPACE とP HPH が別々の多くのオラクルがあることを意味すると解釈するかもしれません。
質問
P S P A C E
PSPACE とP Hを分離するこれらのオラクルはどれほど複雑ですかPH 。特に、OracleあるA ∈ D T I M Eは、(2 2 N)A∈DTIME(22n) ように、 P S P A C E A ≠ P H APSPACEA≠PHA ?我々は、任意のOracle持っていますようにおよび上限知られている複雑さを持っているの?A P S P A C E A ≠ P H A A
A PSPACEA≠PHA A
注:このような神託の存在は、構造的複雑性理論に影響を与える可能性があります。詳細については、以下の更新を参照してください。
下限テクニックの詳細を更新
要求:場合、すべてのオラクル、P S P A C E = P H A ∈ P / P O LのY
証明スケッチ:P S P A C E = P Hと仮定し
PSPACE=PH ます。オラクルましょA ∈ P / P O LのYが
A∈P/poly 挙げられます。我々は、多項式時間構築でき Σ 2Σ2 オラクルチューリングマシンMM 所与の長さのためにそのNn 、サイズの回路推測P (N )p(n) 存在量化及び回路が決定することを確認し使用してAのA 回路の評価を比較することによって、およびクエリ結果を普遍的な数量化を使用して、長さnのn 文字列ごとに。さらに、定量化ブール回路が与えられ、それが有効かどうかを知りたい(QBFと同様)定量化ブール回路(QBC)と呼んでいる決定問題について考えてみましょう。QBFはPSPACE完全であるため、この問題はPSPACE完全です。
仮定することで、QBCことになる∈ P H
∈PH 。レッツは言うQ B C ∈ ΣのKQBC∈Σk いくつかのためにkがk 十分に大きいです。レッツNはN 多項式時間表すΣ kのΣk QBCを解決チューリングマシンを。我々は、の計算混在できM及びN多項式時間取得する(カープ・リプトン定理の証明で行われるものと同様)を Σ k個のOracleチューリングマシンを解決することQ B C A。
M N Σk QBCA 非公式には、この新しいマシンは入力としてoracle QBC(oracleゲートを持つQBC)を取ります。次に、長さnの入力でAを計算する回路を計算します (最初の2つの数量詞を同時にピーリングします)。次に、oracle QBCのoracleゲートをAの回路に置き換えます。最後に、多項式時間の残りの適用に進み、Σはk個解くためのアルゴリズムをQ B Cをこの変形例に。
A n A Σk QBC
これで、条件付き下限を表示できます。
推論:オラクルが存在する場合はA ∈ N E X PようP S P A C E A ≠ P H Aは、N E X P ⊈ P / P O のL yは。
証明の概略:が存在すると仮定A ∈ N E X PはそのようなことP S P A C E A ≠ P H A。場合N E X P ⊆ P / P O Lのyが、その後、我々は矛盾になるだろう。
A∈NEXP PSPACEA≠PHA NEXP⊆P/poly 特に、場合N E X P ⊆ P / P O LのYは、上記請求項によって我々はP S P A C E ≠ P Hを。しかし、ことが知られているN E X P ⊆ P / P O Lのyがあることを意味P S P A C E = P H。
NEXP⊆P/poly PSPACE≠PH NEXP⊆P/poly PSPACE=PH (P / polyの既知の結果の詳細については、こちらをご覧ください)