El problema de colisión r-a-1 es un problema teórico importante en la teoría de la complejidad , la computación cuántica y las matemáticas computacionales . El problema de colisión se refiere con mayor frecuencia a la versión 2-a-1: [ 1 ] dadoincluso y una función, se nos promete que f es uno a uno o dos a uno. Solo se nos permite hacer consultas sobre el valor depara cualquierEl problema plantea entonces cuántas consultas de este tipo necesitamos realizar para determinar con certeza si f es biyectiva o biyectiva.
Soluciones clásicas
Determinista
Resolver la versión 2 a 1 de forma determinista requiereconsultas y, en general, distinguir las funciones r-a-1 de las funciones 1-a-1 requiereconsultas.
Esta es una aplicación directa del principio del palomar : si una función es r-a-1, entonces despuésEn las consultas, tenemos la garantía de haber encontrado una colisión. Si una función es uno a uno, entonces no existe ninguna colisión. Por lo tanto,Las consultas son suficientes. Si tenemos mala suerte, entonces la primeraLas consultas podrían devolver respuestas distintas, por lo queLas consultas también son necesarias.
Aleatorizado
Si permitimos la aleatoriedad, el problema es más fácil. Por la paradoja del cumpleaños , si elegimos consultas (distintas) al azar, entonces con alta probabilidad encontraremos una colisión en cualquier función fija de 2 a 1 después deconsultas.
Solución cuántica
El algoritmo BHT , que utiliza el algoritmo de Grover , resuelve este problema de forma óptima haciendo soloconsultas a f . El límite inferior correspondiente deFue demostrado por Aaronson y Shi utilizando el método polinomial. [ 2 ]
Referencias
- ↑ Scott Aaronson (2004). "Límites de la computación eficiente en el mundo físico" (PDF) .
- ↑ Aaronson, Scott; Shi, Yaoyun (2004). "Límites inferiores cuánticos para los problemas de colisión y distinción de elementos" . Journal of the ACM . 51 (4): 595– 605. doi : 10.1145/1008731.1008735 . ISSN 0004-5411 .
- Algoritmos
- Problemas de tiempo polinomial