We prove new hardness results for fundamental lattice problems under the Exponential Time Hypothesis (ETH). Building on a recent breakthrough by Bitansky et al.\ \cite{BHIRW24}, who gave a polynomial-time reduction from $\mathsf{3SAT}$ to the (gap) $\mathsf{MAXLIN}$ problem-a class of CSPs with linear equations over finite fields-we derive ETH hardness for several lattice problems. First, we show that for any $p \in [1, \infty)$, there exists an explicit constant $γ> 1$ such that $\mathsf{CVP}_{p,γ}$ (the $\ell_p$-norm approximate Closest Vector Problem) does not admit a $2^{o(n)}$-time algorithm unless ETH is false. Our reduction is deterministic and proceeds via a direct reduction from (gap) $\mathsf{MAXLIN}$ to $\mathsf{CVP}_{p,γ}$. Our main contribution is a randomized ETH hardness result for $\mathsf{SVP}_{p,γ}$ (the $\ell_p$-norm approximate Shortest Vector Problem) for all $p \in (2, \infty)$. This result relies on a novel geometric property of the integer lattice $\mathbb{Z}^n$ in the $\ell_p$ norm, which says that for any $p \in (2, \infty)$, the number of lattice vectors close to $\frac{1}{2}\vec{1}_n$ (in the $\ell_p$ norm) is exponentially larger than the number of short vectors (namely those close to the origin). We establish this property via a new inequality for the Theta function, which we use to get a randomized reduction from $\mathsf{CVP}_{p,γ}$ to $\mathsf{SVP}_{p,γ'}$. Finally, we also use our ideas to give some minor improvements over prior reductions from $\mathsf{3SAT}$ to $\mathsf{BDD}_{p,α}$ (the Bounded Distance Decoding Problem), yielding better ETH hardness results for $\mathsf{BDD}_{p,α}$ for any $p \in [1, \infty)$ and $α> α_p^{\ddagger}$, where $α_p^{\ddagger}$ is an explicit threshold depending on $p$.


翻译:我们在指数时间假设(ETH)下证明了基本格问题的新硬度结果。基于Bitansky等人近期突破性工作(\cite{BHIRW24}),该工作给出了从$\mathsf{3SAT}$到(间隙)$\mathsf{MAXLIN}$问题(一类有限域上线性方程组的约束满足问题(CSPs))的多项式时间归约,我们推导了若干格问题的ETH硬度。首先,我们证明对于任意$p \in [1, \infty)$,存在显式常数$\gamma > 1$,使得$\mathsf{CVP}_{p,\gamma}$($\ell_p$范数近似最近向量问题)不存在$2^{o(n)}$时间算法,除非ETH为假。我们的归约是确定性的,通过从(间隙)$\mathsf{MAXLIN}$到$\mathsf{CVP}_{p,\gamma}$的直接归约实现。主要贡献是:对于所有$p \in (2, \infty)$,我们得到了$\mathsf{SVP}_{p,\gamma}$($\ell_p$范数近似最短向量问题)的随机化ETH硬度结果。该结果依赖于$\ell_p$范数下整数格$\mathbb{Z}^n$的一个新颖几何性质:对于任意$p \in (2, \infty)$,接近$\frac{1}{2}\vec{1}_n$(在$\ell_p$范数下)的格向量数量指数级大于短向量(即接近原点的向量)数量。我们通过Theta函数的新不等式建立了该性质,并利用其得到从$\mathsf{CVP}_{p,\gamma}$到$\mathsf{SVP}_{p,\gamma'}$的随机化归约。最后,我们还利用这些思想改进了从$\mathsf{3SAT}$到$\mathsf{BDD}_{p,\alpha}$(有界距离解码问题)的先前归约,从而对任意$p \in [1, \infty)$和$\alpha > \alpha_p^{\ddagger}$(其中$\alpha_p^{\ddagger}$是依赖于$p$的显式阈值)得到了更好的$\mathsf{BDD}_{p,\alpha}$ETH硬度结果。

0
下载
关闭预览

相关内容

DeepLabv1 & DeepLabv2 - 空洞卷积(语义分割)
AI研习社
12+阅读 · 2019年3月25日
考考你的眼力+细心度!
程序猿
11+阅读 · 2019年1月15日
用 LDA 和 LSA 两种方法来降维和做 Topic 建模
AI研习社
13+阅读 · 2018年8月24日
一次 PyTorch 的踩坑经历,以及如何避免梯度成为NaN
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员