理論計算機科学

理論計算機科学者および関連分野の研究者のためのQ&A

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1つのエントリを変更すると、多項式階層の行列の永続性が減少するかどうかを決定しますか?
次のような問題を考慮してください行列所与M∈{−m,…,0,…,m}n×nM∈{−m,…,0,…,m}n×nM\in\{-m,\dots,0,\dots,m\}^{n\times n}、指数i,j∈{1,…,n}i,j∈{1,…,n}i,j\in\{1,\dots,n\}と整数。交換してくださいM [ I 、Jを]により、新たな行列呼び出しMを。is p e r (M )> paaaM[i,j]M[i,j]M[i,j]aaaM^M^\hat Mper(M)>per(M^)per(M)>per(M^)per(M)>per(\hat M)? この問題は多項式階層にありますか?
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有形の量子ゲートはどのように見えますか?
Quantum-Computingに関する出版された本、記事、論文を読みました。 私が見たすべての材料は、基本的な物理学から抽象化までの量子ゲートを説明するのではなく、量子ゲートの実装の詳細について話すことを避けようとしていることがわかりました。 私は最初に自分自身に問いかけました:私は公式の数学だけが関係している間違った領域を探していますか? しかし、これらの論文や本は、イオントラップ、光スイッチ、さらにはレーザーファイバーについても非常に詳細に説明していることがわかりました。 研究で使用したと主張する量子ゲートに関しては、マトリックス、方程式、定式化、およびブラックボックスコンポーネントのみが示されています。 私たちは皆、ユニタリと行列計算について知っています。しかし、量子ゲートマトリックス演算子をA4用紙に印刷すると、光子または電子がそこに投げ込まれても何もしません。 だから、私が知ることができるように、誰もが量子ゲートとは何かを具体的に知っていますか? Quantum Gateは、磁場を使用して要素計算を行うデバイスですか? 量子ゲートはレーザービームを使用するデバイスですか? Quantum Gateは金属ワイヤを使用したデバイスですか? 科学者が固有状態に観測量を幸福に掛け合わせた場合、「乗算」されたときに電子はゲートで衝突しますか? 前もって感謝します。

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関数の名前は何である
ましょ言語とすることがF :Σ ⋆ × Σ ⋆ → Σ ⋆全てについて、その特性を持つ2つのパラメータの関数のxとyの、Fの要素戻りL場合、両方の場合にのみ、X及びYは、の要素であるL。LLLf:Σ⋆× Σ⋆→ Σ⋆f:Σ⋆×Σ⋆→Σ⋆f\colon {\Sigma^\star}\times\Sigma^\star\to\Sigma^\starバツxxyyyfffLLLバツxxyyyLLL f(x 、y)∈ L⟺X ∈ L ∧ Y∈ L 。f(x,y)∈L⟺x∈L∧y∈L.f(x,y)\in L \iff x\in L\wedge y\in L . 質問そのような機能は文献に名前がありますか? 以下は、興味深い観察結果です。これらの関数は、「連言縮約」と呼びますが、さまざまな複雑度クラスの完全な問題に対して構築できます。例えば、ため、関数取るF (ψ 、φ )= ψ ∧ φを。同様に、我々は"考慮してもよい選言削減するように、" G (ψ 、φ )= ψ ∨ φがオーバー選言減少であるS A TはL = SA TL=SATL=SATf(ψ 、φ )= …

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ラベル付きDAGに対するディルワースの定理の一般化
antichainにおけるDAG サブセットであるA ⊆ V即ち、全く存在しない、ペアワイズ到達不能な頂点V ≠ V ' ∈ようにvがから到達可能であるV 'におけるE。ディルワースの定理半順序理論的には、DAGは、サイズのないantichain持っていない場合はすることが知られているのk ∈ Nを、それはせいぜいの労働組合に分解することができるのk - 1つのばらばらチェーン、すなわち、有向パス。(V,E)(V,E)(V, E)A⊆VA⊆VA \subseteq Vv≠v′∈Av≠v′∈Av \neq v' \in Avvvv′v′v'EEEk∈Nk∈Nk \in \mathbb{N}k−1k−1k-1 vvvλ(v)λ(v)\lambda(v)ΣΣ\SigmaA⊆VA⊆VA \subseteq VΣΣ\SigmaAAAmina∈Σ|{v∈A∣λ(v)=a}|mina∈Σ|{v∈A∣λ(v)=a}|\min_{a \in \Sigma} |\{v \in A \mid \lambda(v) = a\}| k∈Nk∈Nk \in \mathbb{N}、その構造について何を想定できますか?特別な方法で分解できますか?\ Sigma = \ {a、b \}の場合にはすでに困惑していますΣ={a,b}Σ={a,b}\Sigma = \{a, b\}が、一般的な有限ラベルセットの場合にも興味があります。 これをΣ={a,b}Σ={a,b}\Sigma = \{a, b\}で視覚化するには、GGGにラベルサイズkkkのアンチチェーンがないということは、少なくともkkk頂点aaaおよびkkk頂点bを含むアンチチェーンがないことを意味しbbbます。任意の大規模なアンチチェーンが存在する可能性がありますが、それらには最大でk-1個の例外までaaa要素またはbbb要素のみを含める必要があります。大きなアンチチェーンを禁止すると、DAGがaラベルの付いた頂点の幅が広い部分とbの幅が大きい部分の間で本質的に「交互」になるように強制する必要があるようです。k−1k−1k-1aaabbbラベル付けされた頂点、しかし私はこの直観を形式化することができなかった (もちろん、適切な構造的特性評価は、DAGの形状に加えて頂点のラベルについても説明する必要があります。なぜなら、すでにk≥1k≥1k …

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vs
ある?または、より一般的には、ですか?NPPP=PPPNPPP=PPP\mathsf{NP^{PP}} = \mathsf{P^{PP}}NPPP⊆PPP/polyNPPP⊆PPP/poly\mathsf{NP^{PP}} \subseteq \mathsf{P^{PP}/poly}

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頂点ラベル付きDAGのトポロジカルソートの列挙
レッツあること、非循環有向グラフ、とlet各頂点マッピングラベル付け機能もラベルにある有限アルファベットで。書く、トポロジカルソートの全単射であるからに(すなわち、の順序シーケンスで)ようにするたびに次いで(つまり、からへのエッジがある場合G=(V,E)G=(V,E)G = (V, E)λλ\lambdav∈Vv∈Vv \in Vλ(v)λ(v)\lambda(v)LLLn:=|V|n:=|V|n := |V|GGGσσ\sigma{1,…,n}{1,…,n}\{1, \ldots, n\}VVVVVV(v,v′)∈E(v,v′)∈E(v, v') \in Eσ−1(v)&lt;σ−1(v′)σ−1(v)&lt;σ−1(v′)\sigma^{-1}(v) < \sigma^{-1}(v')vvvv′v′v'その後、はシーケンスの前に出現します)。のラベルは、の単語です。vvvv′v′v'σσ\sigmaσ(1)⋯σ(n)σ(1)⋯σ(n)\sigma(1) \cdots \sigma(n)LnLnL^n 与えられた場合、トポロジカルなラベルを効率的に列挙したいと思います。トポロジカルソートのラベルを列挙する複雑さは何ですか?もちろん、指数関数的に多くなる可能性があるため、出力のサイズの関数として、または遅延の観点から複雑さを調べたいと思います。特に、列挙は多項式遅延で実行できますか?(または一定の遅延さえ?)(G,λ)(G,λ)(G, \lambda)GGG 全ての頂点場合には異なるラベルキャリー(同等または、頂点がある自体によって標識)、私は、ラベルが一定で列挙することができることを知っていることにより、時間を償却この結果にposetsの線形拡張を列挙する(これはDAGのトポロジカルな種類を列挙するのと同じことです)。ただし、頂点に任意のラベルが付けられている場合、非常に多くのトポロジカルソートが同じラベルを持っている可能性があるため、トポロジカルソートを列挙し、ラベルを計算してラベルを列挙する効率的な方法を取得することはできません。posetの用語では、ラベル付きDAGはラベル付きとして見ることができますGGG{1,…,n}{1,…,n}\{1, \ldots, n\}GGG(G,λ)(G,λ)(G, \lambda) そして、それらに関する列挙結果を見つけることができませんでした。 ここでの他の質問への回答のおかげで、いくつかの関連する問題の難しさをすでに知っています。特に、辞書編集的に最小限のラベルを見つけることはNPハードであることを知っています。また、特定のラベルが何らかのトポロジカルソートによって達成できるかどうかを決定するのがNP困難であることも知っています(この問題の難易度から:候補ラベルシーケンス与えられた場合、各頂点が位置で発生しなければならないトポロジカルソート求めます正しいラベルが現れる場所sssGGGsss)。しかし、これは列挙の難しさを意味するとは思いません。好きな順序で列挙することができます(必ずしも辞書式ではありません)。一定の遅延(最初に列挙するべき指数関数的に多くのシーケンスがある場合があるため)。 最初のラベルを列挙するのは明らかに簡単であることに注意してください(トポロジカルな並べ替えを行うだけです)。以外別のラベルを列挙するには、要素が位置で列挙されるようにしますここで、:すべてのそして、、そしてかどうかを確認トポロジカルソートがある位置にある明確PTIMEで行うことができ、。しかし、より多くのラベルを出力するにつれて、このアプローチを一般化する方法がわかりません。ssssssvvvVVVi∈{1,…,n}i∈{1,…,n}i \in \{1, \ldots, n\}si≠λ(v)si≠λ(v)s_i \neq \lambda(v)vvviiiGGGvvviii

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ジャーナルはTCSコミュニティにどのように役立ちますか?
過去には、ジャーナルは科学的/数学的な発見が広まり、吟味される主な方法でした。一部の地域では、まだそうです。ただし、(理論的な)コンピューターサイエンスでは、その役割はほぼ完全に会議とオープンなWebベースの普及(arxivや個人のホームページなど)によって実行されます。 TCSジャーナル(ToCやJACMなど)はまだありますが、それらは主に会議にすでに登場しており、通常はarxivプレプリントがある論文を公開しているようです。だから私は彼らがどのような価値を付加しているのか理解していない。 ジャーナルはTCSでどのような目的に使用されますか? ジャーナルを支持する3つの議論を聞いたことがありますが、説得力のあるものは見つかりません。 ジャーナルは、会議よりもレビューの基準が高いと思われます。会議のレビューには時間的なプレッシャーがかかりますが、それでも同じレビュアーのプールです(そして、レビュアーが論文を読むために与えられる時間は、彼らが実際に論文を読むのに費やす時間とはほとんど相関がありません)。レビュアーとして、私はジャーナルのレビューリクエストを基本的に、カンファレンスの外部レビューとは異なる方法で扱いません。 ジャーナルバージョンは会議バージョンよりも高品質です。これは事実ですが、ほとんどの人はどちらも読まないので、意味がありません。論文を読みたいときは、それを検索して最も有望なリンクをクリックします。これはほとんどの場合、arxivバージョンです。したがって、私が論文のジャーナル版が存在する場合でも、それを読むことは非常にまれです。 ジャーナルは、論文が登場した会議の上に追加の質の高いシグナルを提供できます。これは、無駄であり、ごくわずかなシグナルに多くの労力を費やしているようです。 私は招待されたときだけTCSジャーナルに提出しました。このプロセスは余分な仕事を生み出し、何年も引きずるので、面倒です。したがって、私はそうでなければ提出する傾向はありません。提出する正当な理由はありますか?

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点を含む最小の軸揃えボックス
入力:一連の点でR 3、および整数K ≤ N。nnnR3R3\mathbb{R}^3K ≤ Nk≤nk \le n 出力:これらのn個のポイントのうち少なくともを含む、最小のボリューム軸に沿った境界ボックス。kkknnn この問題に対してアルゴリズムが知られているかどうか疑問に思っています。私が考えることができる最高の時間は、時間で、大まかに次のとおりです。3次元のうちの2つの上限と下限のすべてに対するブルートフォース。これらのO (n 4)の可能性のそれぞれについて、スライディングウィンドウアルゴリズムを使用して、O (n )時間の問題の対応する1次元バージョンを解くことができます。O (n5)O(n5)O(n^5)O (n4)O(n4)O(n^4)111O (n )O(n)O(n)

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一定数のソースから「無限の」ランダム性を生成する
私は最近、量子デバイスを使用したランダム性拡張に関するCoudronとYuenの論文に出会いました。この作業の主な結果は、一定数のソースから「無限」のランダム性を生成できることです(つまり、生成されるランダムビットの数は、ソースの数ではなくプロトコルのラウンドの数にのみ依存します)。 単純に、これは結果が量子ソースを使用した任意のランダム化アルゴリズムのランダム化解除を可能にし、対応する量子クラス内のランダム化された複雑性クラスのある種の包含を意味するように思えます。 しかし、私は量子情報理論を本当に理解しておらず、私が見落としている多くの微妙な点があると確信しています。言うまでもなく、そのような主張が可能であった場合、著者はそれを行っていただろう。だから私の質問は: 論文(および関連するすべての研究)に記載されている「無限ランダム性拡張」の存在は、ランダム化された複雑度クラスのある種の非ランダム化ステートメントを意味しますか?もしそうでなければ、なぜですか? 更新:私はこの分野とスコットアーロンソンによる上記の論文のこの優れた高レベルの概要を指摘されました。残念ながら、私はまだ混乱しています:)。

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PTS / CoCの教会でエンコードされたタイプに依存するタイプ
私は、Barendregtのラムダキューブの純粋な型システム、特に最も強力なものである構築の計算を実験しています。このシステムにはソート*とがありBOXます。記録のために、以下では、古典的なラムダ計算に近いMorteツールhttps://github.com/Gabriel439/Haskell-Morte-Libraryの具体的な構文を使用しています。 ある種の教会のようなエンコーディング(別名、代数的データ型のBoehm-Berarducci同型)によって帰納型をエミュレートできると思います。簡単な例としてBool = ∀(t : *) -&gt; t -&gt; t -&gt; t、コンストラクタTrue = λ(t : *) -&gt; λ(x : t) -&gt; λ(y : t) -&gt; xとでtypeを使用しますFalse = λ(t : *) -&gt; λ(x : t) -&gt; λ(y : t) -&gt; y。 用語レベル関数Bool -&gt; Tの型は、実際には同一性である関数によってProduct T T、古典的なProduct = λ(A : *) -&gt; …

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上のPITの結果は効率的なアルゴリズムを持たない
所与の係数ようにP 、Qがで囲まれているB、いP ≡ q個のホールド?p(x1,…,xn),q(x1,…,xn)∈Z[x1,…,xn]p(x1,…,xn),q(x1,…,xn)∈Z[x1,…,xn]p(x_1,\dots,x_n),q(x_1,\dots,x_n)\in \Bbb Z[x_1,\dots,x_n]p,qp,qp,qBBBp≡qp≡qp\equiv q それは、一般的なフィールドとするために保持しているためシュワルツ-Zippelの補題は、ここで適用されると、この問題のための効率的な無作為化アルゴリズムがあります。Z ⊂ QZ⊂Q\Bbb Z\subset\Bbb Q この問題には効率的なデランダム化が期待されます。 この問題に効率的なデランダム化がない場合、結果はどうなりますか?

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読み取り倍反対CNF式のパリティを計算する複雑さ(
読み取り2回反対のCNF式では、各変数は正と負の2回出現します。 私は、問題に興味があり。これは、CNF式の反対側の読み取り2回の条件を満たす割り当ての数のパリティを計算することにあります。⊕ RTW-オップ-CNF⊕Rtw-Opp-CNF\oplus\text{Rtw-Opp-CNF} そのような問題の複雑さについての参照を見つけることができませんでした。私が見つけた最も近いものは、カウントバージョンが -completeであることです(このペーパーのセクション6.3を参照)。#P#Rtw-Opp-CNF#Rtw-Opp-CNF\#\text{Rtw-Opp-CNF}#P#P\#\text{P} よろしくお願いします。 2016年4月10日更新 この論文、問題があることが示されている -completeが、しかしから還元によって生成される式、CNFではなく、 CNFに変換し直そうとすると、読み取り3回の式が得られます。⊕ P 3 SAT⊕ RTW-オップ-SAT⊕Rtw-Opp-SAT\oplus\text{Rtw-Opp-SAT}⊕ P⊕P\oplus\text{P}3 土3SAT3\text{SAT} モノトーンバージョンは、このペーパーでは -completeであることが示されています。そのような論文では、セクション4の終わりにがすぐに言及されています。縮退していることの正確な意味や、それが硬度の意味で何を意味するのかは、私には明らかではありません。⊕ P ⊕ RTW-オップ-CNF⊕ RTW-MON-CNF⊕Rtw-Mon-CNF\oplus\text{Rtw-Mon-CNF}⊕ P⊕P\oplus\text{P}⊕ RTW-オップ-CNF⊕Rtw-Opp-CNF\oplus\text{Rtw-Opp-CNF} 2016年4月12日更新 誰かが問題の複雑さを研究したことがあるかどうかを知ることも非常に興味深いでしょう。読み取り2回反対のCNF式が与えられると、そのような問題は、奇数の変数がtrueに設定された満足できる割り当ての数と偶数の変数がtrueに設定された満足できる割り当ての数の差を計算するよう求めます。私はそれについての文献を見つけていません。Δ RTW-オップ-CNFΔRtw-Opp-CNF\Delta\text{Rtw-Opp-CNF} 2016年5月29日更新 EmilJeřábekのコメントで指摘されているように、Valiantが問題が縮退していると言ったのは事実ではありません。彼は、そのような問題のより制限されたバージョンであるは縮退していると言っただけです。その間、私は縮退が正確に何を意味するのかを知らないままですが、少なくとも今では、それが表現力の欠如の同義語であることは明らかのようです。⊕ PL-RTW-オップ- 3CNF⊕ RTW-オップ-CNF⊕Rtw-Opp-CNF\oplus\text{Rtw-Opp-CNF}⊕ PL-RTW-オップ- 3CNF⊕Pl-Rtw-Opp-3CNF\oplus\text{Pl-Rtw-Opp-3CNF}

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ソースとシンクに関する最小等価ダイグラフ
ソースSとシンクTを持つDAG(有向非巡回グラフ)与えられます。ソースSとシンクTを使用して、次のような最小数のエッジを持つDAG D ′を見つけます。DDDSSSTTTD′D′D'SSSTTT 全てのペアのためからパスがUにVにおけるDは、場合とから経路が存在する場合にのみ、UのVにおけるDは'。u∈S,v∈Tu∈S,v∈Tu \in S, v \in TuuuvvvDDDuuuvvvD′D′D' このアプリケーションの1つは、DAGによってセットファミリを表すことです。このような表現の場合、各ソースはユニバースの変数であり、各シンクはセットファミリのセットであり、uを表す頂点から頂点を表す頂点までのパスがある場合にのみ、要素uはセットSにありますSを設定します この問題はよく知られていますか?この問題の多項式アルゴリズムはありますか?

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非可換群の要素の順列により何が達成できるかを決定する
有限グループ修正します。私は次の決定問題に興味があります:入力はGのいくつかの要素であり、それらに半順序があり、問題は順序を満たし、その中の要素の構成がそうであるような要素の順列があるかどうかです順序は、グループの中立要素eを生成します。GGGGGGeee 正式には、テストの問題GGGは次のとおりで、グループが修正されます。GGG 入力:PからGまでのラベリング関数μを持つ有限半順序集合。(P、&lt; )(P,&lt;)(P, <)μμ\muPPPGGG 出力:の線形拡張が存在するか否かを(すなわち、全順序(P 、&lt; ')すべてについてようにX 、Y ∈ P、X &lt; Yが意味X &lt; ' yは)、の要素書き込むよう、ことPを全順序を以下の&lt; "としてのx 1、... 、xはnは、我々が持っているμ (X 1)⋅ ⋯ ⋅ μ (PPP(P,&lt;′)(P,&lt;′)(P, <')x,y∈Px,y∈Px, y \in Px&lt;yx&lt;yx < yx&lt;′yx&lt;′yx <' yPPP&lt;′&lt;′<'x1,…,xnx1,…,xnx_1, \ldots, x_n。μ(x1)⋅⋯⋅μ(xn)=eμ(x1)⋅⋯⋅μ(xn)=e\mu(x_1) \cdot \cdots \cdot \mu(x_n) = e グループ場合、Gテストの問題は明らかにNPにあります。私の質問は次のとおりです。Gテスト問題がNP困難であるようなグループGはありますか?GGGGGGGGGGGG 同等の問題ステートメントに関するいくつかのコメント: ポーズと線形拡張の言語は、DAGとトポロジカル順序の言語と同等に置き換えることができます。つまり、必要に応じて、入力をグループ要素でラベル付けされた頂点を持つDAGとして、また、入力DAGのトポロジカルソートが達成するかどうかを尋ねる出力として考えることができます。eee 一つは、代わりに私たちはposetを与えられている困難な問題を検討することもできおよびG ∈ G、およびかどうかを尋ねるグラム(というよりeが)実現することができます。実際、より強力な問題は上記に還元されます。eが(P ′、&lt; )で実現できるかどうかを尋ねることができます。ここでP ′はPですが、他のすべてよりも小さいg …

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ハードタスクの計算能力は、簡単なタスクの解決にどの程度役立ちますか
要するに、質問は次のとおりです。難しいタスクの計算能力は、簡単なタスクを解決する上で実際にどの程度役立ちますか。(この質問を面白くて取るに足らないものにするためのさまざまな方法があるかもしれませんが、そのような試みの1つがここにあります。) 質問1: n個の変数を含む式のSATを解く回路を考えます。(または、エッジを持つグラフのハミルトニアンサイクルを見つけるため。)nnn すべてのゲートで、個の変数の任意のブール関数を計算できると仮定します。具体的には、ます。m = 0.6 nmmmm=0.6nm=0.6nm=0.6 n 強力な指数時間仮説(SETH)は、このような強力なゲートを使用しても、スーパー多項式の回路サイズが必要であると主張しています。実際、ごとに少なくともサイズが必要ある意味で、非常に複雑なブール関数(NP完全性をはるかに超える)を表す変数の一部のゲートは、あまり利点を与えません。ϵ 。Ω(2(0.4−ϵ)n)Ω(2(0.4−ϵ)n)\Omega (2^{(0.4-\epsilon) n})ϵ.ϵ.\epsilon. さらに質問することができます: (i)このようなサイズ回路を作成できますか?? 2 (1 − ϵ )n20.9n20.9n2^{0.9 n}2(1−ϵ)n2(1−ϵ)n2^{(1-\epsilon)n} 「いいえ」と答えると、SETHが大幅に強化されます。もちろん、簡単な「はい」の答えがあるかもしれません。 (ii)(i)への答えがYESの場合、任意のブール関数を計算するゲートは、(たとえば)任意のNP関数を「ちょうど」計算するゲートと比較して、いくつかの利点をもたらします。またはSAT自体の単なる小さなインスタンス? 次の質問では、質問に対して同様の質問を試みます。PPP 質問2: 前と同様にとし、具体性のためにます。(などの他の値も重要です。)次のタイプの回路を考慮してください。、M = 0.6 、N 、M 、M = N αm&lt;nm&lt;nm< nm=0.6nm=0.6nm=0.6nmmmm=nαm=nαm=n^\alpha a)1つのステップで、個の変数で任意のブール関数を計算できます。mmm b)1つのステップで、変数を使用してSAT問題を解決できます。または、変数の多項式サイズの任意の非決定性回路。メートルmmmmmm c)1ステップで、サイズ個の変数で任意の回路を実行できます(は固定です)。m d dmmmmdmdm^dddd d)1つのステップで、通常のブールゲートを実行できます。 エッジを持つグラフの完全一致を見つける問題を考えてみましょう。マッチングには、多項式サイズの回路があります。問題は、タイプd)の回路からタイプc)の回路、サイズc)の回路からサイズb)の回路、およびサイズbの回路に移動したときに、このようなマッチングアルゴリズムの指数を改善できるかどうかです。 )サイズa)の回路へ。nnn (これは、並列計算またはオラクルに関する既知の問題に関連している可能性があります。)

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