Рандомизированное тестирование идентичности для полиномов высокой степени?


9

Позволять еf быть Nnмногочлен, заданный в виде арифметической схемы размера поли(N)(n), и разреши пзнак равно2Ω(N)p=2Ω(n) быть простым.

Можете ли вы проверить, если еf тождественно ноль ZпZp, со временем поли(N)poly(n) и вероятность ошибки ≤1-1/поли(N)≤1−1/poly(n)даже если степень априори не ограничена? Что, еслиеf одномерный?

Обратите внимание, что вы можете эффективно проверить, если еfтождественно равен нулю как формальное выражение , применяя Шварца-Циппеля над полем размера, скажем22|е|22|f|потому что максимальная степень еf является 2|е|2|f|,


если у вас нет границ для степени, не существует ли полином, который реализует какую-то конкретную функцию?
— Питер Шор

@PeterShor: OP делает есть ограничение на степень; это не может быть больше 2 до [количество ворот веf].

Я думаю, что ключевым моментом этого вопроса является то, что поле GF (p) недостаточно велико, чтобы использовать лемму Шварца – Циппеля для построения рандомизированного алгоритма полиномиального времени стандартным образом, и не достаточно мало (например, GF (2). ) использовать арифметизацию, чтобы построить сокращение от SAT стандартным способом.
— Цуёси Ито

1
В одномерном случае возникает вопрос: Иксп-1xp−1 водоразделы еf, который может быть проверен в большем поле, если это помогает. Не уверен, что это обобщает до многомерного.
— Джеффри Ирвинг

1
@ GeoffreyIrving Спасибо! Легко ли эффективно проверить(Иксп-1)|е(xp−1)|f когда еfдается как схема?
— user94741

Ответы:


8

Мне не совсем понятно, что является причиной проблемы и как вы применяете ограничение пзнак равно2Ω(N)p=2Ω(n)однако при любой разумной формулировке ответ будет отрицательным для многомерных полиномов, если только NP = RP из-за приведенного ниже сокращения.

Учитывая главную власть Qq в двоичной и булевой схеме СC (только используя wlog ∧∧ а также ¬¬ ворота), мы можем построить за полиномиальное время арифметическую схему СQCq такой, что СC неудовлетворительно, если СQCq вычисляет тождественно нулевой полином над FQFq следующим образом: перевести a∧бa∧b с aбab, ¬a¬a с 1-a1−aи переменная Иксяxi с ИксQ-1яxq−1i (который может быть выражен схемой размера О(журналQ)O(logq) с использованием повторного возведения в квадрат).

Если Qзнак равнопq=p является простым (что, я думаю, на самом деле не имеет значения) и достаточно большим, мы можем даже сделать сокращение одномерным: изменить определение СпCp так что Иксяxi переводится с полиномом ея(Икс)знак равно((Икс+я)(п-1)/2+1)п-1,

fi(x)=((x+i)(p−1)/2+1)p−1.
С одной стороны, ея(a)∈{0,1}fi(a)∈{0,1} для каждого a∈Fпa∈Fpследовательно, если СC неудовлетворительно, то Сп(a)знак равно0Cp(a)=0 для каждого aa, С другой стороны, предположим, чтоСC допустимо, скажем С(б1,...,бN)знак равно1C(b1,…,bn)=1, где бя∈{0,1}bi∈{0,1}, Заметь ея(a)знак равно{1если a+я является квадратичным остатком (в том числе 0),0если a+я является квадратичным нерешетом.
fi(a)={10if a+i is a quadratic residue (including 0),if a+i is a quadratic nonresidue.
Таким образом, мы имеем Сп(a)знак равно1Cp(a)=1 если a∈Fпa∈Fp таков, что a+я является квадратичным остатком ⟺бязнак равно1
a+i is a quadratic residue ⟺bi=1
для каждого язнак равно1,...,Ni=1,…,n, Из следствия 5 в Перальте следует, что такоеaa всегда существует для п≥(1+о(1))22NN2p≥(1+o(1))22nn2,

Одномерное сокращение фактически работает для неосновных Qq а также, до тех пор, пока это нечетно (и можно, вероятно, справиться с полномочиями 22по-другому). Вместо констант1,...,N1,…,nможно взять любую фиксированную последовательность Nnотдельные элементы поля; требуетсяaa снова существует, если Q≥22NN2q≥22nn2по существу тем же аргументом, что и в статье Перальты (реальная работа заключается в ограничении Вейля на суммы символов, которое справедливо для всех конечных полей).
— Эмиль Йержабек

Ах да: если Qзнак равно2К≥2Nq=2k≥2nмы можем исправить F2F2-линейно независимый {aя:язнак равно1,...,N}⊆FQ{ai:i=1,…,n}⊆Fqи перевести Иксяxi с T(aяИкс)T(aix), где T(Икс)знак равно∑j<kx2jT(x)=∑j<kx2j is the trace of Fq/F2Fq/F2.
— Emil Jeřábek
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.