مشكلة التصادم

تُعدّ مسألة التصادم من نوع r إلى 1 مسألة نظرية مهمة في نظرية التعقيد ، والحوسبة الكمومية ، والرياضيات الحسابية . وتشير مسألة التصادم في أغلب الأحيان إلى النسخة من نوع 2 إلى 1: [ 1 ] معطىن{\displaystyle n}حتى ووظيفةو:{1،...،ن}{1،...،ن}{\displaystyle f:\,\{1,\ldots ,n\}\rightarrow \{1,\ldots ,n\}}يُوعدنا بأن الدالة f إما دالة أحادية أو دالة ثنائية. ولا يُسمح لنا إلا بالاستعلام عن قيمةو(أنا){\displaystyle f(i)}لأيأنا{1،...،ن}{\displaystyle i\in \{1,\ldots ,n\}}ثم تسأل المشكلة عن عدد هذه الاستعلامات التي نحتاج إلى إجرائها لتحديد ما إذا كانت f من نوع 1 إلى 1 أو 2 إلى 1 على وجه اليقين.

الحلول الكلاسيكية

حتمية

يتطلب حل النسخة 2 إلى 1 بشكل حتمين2+1{\textstyle {\frac {n}{2}}+1}تتطلب الاستعلامات، وبشكل عام، التمييز بين الدوال من نوع r إلى 1 والدوال من نوع 1 إلى 1نر+1{\textstyle {\frac {n}{r}}+1}استفسارات.

هذا تطبيق مباشر لمبدأ خانة الحمام : إذا كانت الدالة من النوع r-to-1، فبعد ذلكنر+1{\textstyle {\frac {n}{r}}+1}من خلال الاستعلامات، نضمن العثور على تصادم. إذا كانت الدالة أحادية، فلا يوجد تصادم. وبالتالي،نر+1{\textstyle {\frac {n}{r}}+1}تكفي الاستفسارات. إذا لم يحالفنا الحظ، فإن الأولن/ر{\displaystyle n/r}قد تُرجع الاستعلامات إجابات مختلفة، لذلكنر+1{\textstyle {\frac {n}{r}}+1}الاستفسارات ضرورية أيضاً.

عشوائي

إذا سمحنا بالعشوائية، تصبح المسألة أسهل. وفقًا لمفارقة عيد الميلاد ، إذا اخترنا استعلامات (مختلفة) عشوائيًا، فسنجد باحتمالية عالية تصادمًا في أي دالة ثابتة من 2 إلى 1 بعدΘ(ن){\displaystyle \Theta ({\sqrt {n}})}استفسارات.

الحل الكمي

تقوم خوارزمية BHT ، التي تستخدم خوارزمية جروفر ، بحل هذه المشكلة على النحو الأمثل من خلال إجراء عمليات حسابية فقط.يا(ن1/3){\displaystyle O(n^{1/3})}الاستعلامات إلى f . الحد الأدنى للمطابقة لـΩ(ن1/3){\displaystyle \Omega (n^{1/3})}وقد أثبت ذلك آرونسون وشي باستخدام طريقة كثيرات الحدود. [ 2 ]

مراجع