Inapproximability of Finding Sparse Vectors in Codes, Subspaces, and Lattices
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Notice bibliographique
Résumé
Finding sparse vectors is a fundamental problem that arises in several contexts including codes, subspaces, and lattices. In this work, we prove strong inapproximability results for all these variants using a novel approach that even bypasses the PCP theorem. Our main result is that it is NP-hard (under randomized reductions) to approximate the sparsest vector in a real subspace within any constant factor; the gap can be further amplified using tensoring. Our reduction has the property that there is a Boolean solution in the completeness case. As a corollary, this immediately recovers the state-of-the-art inapproximability factors for the shortest vector problem (SVP) on lattices. Our proof extends the range of $\mathbf{l}_{\_} \mathbf{p}$ (quasi) norms for which hardness was previously known, from ‘p at least one’ to ‘p at least zero’, answering a question raised by (Khot, JACM 2005).Previous hardness results for SVP, and the related minimum distance problem (MDP) for error-correcting codes, all use lattice/coding gadgets that have an abundance of codewords in a ball of radius smaller than the minimum distance. In contrast, our reduction only needs many codewords in a ball of radius slightly larger than the minimum distance. This enables an easy derandomization of our reduction for finite fields, giving a new elementary proof of deterministic hardness for MDP. We believe this weaker density requirement might offer a promising approach to showing deterministic hardness of SVP, a long elusive goal. The key technical ingredient underlying our result for real subspaces is a proof that in the kernel of a random Rademacher matrix, the support of any two linearly independent vectors have very little overlap.A broader motivation behind this work is the development of inapproximability techniques for problems over the reals. Analytic variants of sparsest vector have connections to small set expansion, quantum separability and polynomial maximization over convex sets, all of which appear to be out of reach of current PCP techniques. We hope that the approach we develop could enable progress on some of these problems.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle