Tight Bounds for the Randomized and Quantum Communication Complexities of Equality with Small Error
Notice bibliographique
Résumé
We investigate the randomized and quantum communication complexities of the well-studied Equality function with small error probability ε, getting the optimal constant factors in the leading terms in various different models. The following are our results in the randomized model: - We give a general technique to convert public-coin protocols to private-coin protocols by incurring a small multiplicative error at a small additive cost. This is an improvement over Newman’s theorem [Inf. Proc. Let.'91] in the dependence on the error parameter. - As a consequence we obtain a (log(n/ε²) + 4)-cost private-coin communication protocol that computes the n-bit Equality function, to error ε. This improves upon the log(n/ε³) + O(1) upper bound implied by Newman’s theorem, and matches the best known lower bound, which follows from Alon [Comb. Prob. Comput.'09], up to an additive log log(1/ε) + O(1). The following are our results in various quantum models: - We exhibit a one-way protocol with log(n/ε) + 4 qubits of communication for the n-bit Equality function, to error ε, that uses only pure states. This bound was implicitly already shown by Nayak [PhD thesis'99]. - We give a near-matching lower bound: any ε-error one-way protocol for n-bit Equality that uses only pure states communicates at least log(n/ε) - log log(1/ε) - O(1) qubits. - We exhibit a one-way protocol with log(√n/ε) + 3 qubits of communication that uses mixed states. This is tight up to additive log log(1/ε) + O(1), which follows from Alon’s result. - We exhibit a one-way entanglement-assisted protocol achieving error probability ε with ⌈log(1/ε)⌉ + 1 classical bits of communication and ⌈log(√n/ε)⌉ + 4 shared EPR-pairs between Alice and Bob. This matches the communication cost of the classical public coin protocol achieving the same error probability while improving upon the amount of prior entanglement that is needed for this protocol, which is ⌈log(n/ε)⌉ + O(1) shared EPR-pairs. Our upper bounds also yield upper bounds on the approximate rank, approximate nonnegative-rank, and approximate psd-rank of the Identity matrix. As a consequence we also obtain improved upper bounds on these measures for a function that was recently used to refute the randomized and quantum versions of the log-rank conjecture (Chattopadhyay, Mande and Sherif [J. ACM'20], Sinha and de Wolf [FOCS'19], Anshu, Boddu and Touchette [FOCS'19]).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,013 | 0,076 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,003 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,003 | 0,004 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,003 |
| Études des sciences et des technologies | 0,003 | 0,012 |
| Communication savante | 0,007 | 0,033 |
| Science ouverte | 0,008 | 0,011 |
| Intégrité de la recherche | 0,006 | 0,016 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,015 | 0,003 |
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.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».