$\newcommand{\NP}{\mathsf{NP}}\newcommand{\GapSVP}{\textrm{GapSVP}}$We give a simple proof that the (approximate, decisional) Shortest Vector Problem is $\NP$-hard under a randomized reduction. Specifically, we show that for any $p \geq 1$ and any constant $\gamma < 2^{1/p}$, the $\gamma$-approximate problem in the $\ell_p$ norm ($\gamma$-$\GapSVP_p$) is not in $\mathsf{RP}$ unless $\NP \subseteq \mathsf{RP}$. Our proof follows an approach pioneered by Ajtai (STOC 1998), and strengthened by Micciancio (FOCS 1998 and SICOMP 2000), for showing hardness of $\gamma$-$\GapSVP_p$ using locally dense lattices. We construct such lattices simply by applying "Construction A" to Reed-Solomon codes with suitable parameters, and prove their local density via an elementary argument originally used in the context of Craig lattices. As in all known $\NP$-hardness results for $\GapSVP_p$ with $p < \infty$, our reduction uses randomness. Indeed, it is a notorious open problem to prove $\NP$-hardness via a deterministic reduction. To this end, we additionally discuss potential directions and associated challenges for derandomizing our reduction. In particular, we show that a close deterministic analogue of our local density construction would improve on the state-of-the-art explicit Reed-Solomon list-decoding lower bounds of Guruswami and Rudra (STOC 2005 and IEEE Trans. Inf. Theory 2006). As a related contribution of independent interest, we also give a polynomial-time algorithm for decoding $n$-dimensional "Construction A Reed-Solomon lattices" (with different parameters than those used in our hardness proof) to a distance within an $O(\sqrt{\log n})$ factor of Minkowski's bound. This asymptotically matches the best known distance for decoding near Minkowski's bound, due to Mook and Peikert (IEEE Trans. Inf. Theory 2022), whose work we build on with a somewhat simpler construction and analysis.


翻译:新的指令=NPT=mathfsf{NP}新指令=GapSVTextrrm{GapSVP}我们简单地证明(近似决定)最短的矢量问题在随机递减下是硬的。具体地说,我们显示,对于任何$\geq 1美元和任何恒定的$\gamma < 2 ⁇ 1/p}美元,在$@ell_p$的开放标准中, $gamma$- 近似问题 ($ gamma美元- gapSVP_p$ ) 的开放性标准($ gama美元- 透明化标准 =GapSVP_p$ ) 。我们通过使用“ commetrestials decoal ” 来降低局域内成本。

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