Query-to-communication lifting theorems, which connect the query complexity of a Boolean function to the communication complexity of an associated `lifted' function obtained by composing the function with many copies of another function known as a gadget, have been instrumental in resolving many open questions in computational complexity. Several important complexity questions could be resolved if we could make substantial improvements in the input size required for lifting with the Index function, from its current near-linear size down to polylogarithmic in the number of inputs $N$ of the original function or, ideally, constant. The near-linear size bound was shown by Lovett, Meka, Mertz, Pitassi and Zhang using a recent breakthrough improvement on the Sunflower Lemma to show that a certain graph associated with the Index function of near-linear size is a disperser. They also stated a conjecture about the Index function that is essential for further improvements in the size required for lifting with Index using current techniques. In this paper we prove the following; 1) The conjecture of Lovett et al. is false when the size of the Index gadget is $\log N-\omega(1)$. 2) Also, the Inner-Product function, which satisfies the disperser property at size $O(\log N)$, does not have this property when its size is $\log N-\omega(1)$. 3) Nonetheless, using Index gadgets of size at least 4, we prove a lifting theorem for a restricted class of communication protocols in which one of the players is limited to sending parities of its inputs. 4) Using the ideas from this lifting theorem, we derive a strong lifting theorem from decision tree size to parity decision tree size. We use this to derive a general lifting theorem in proof complexity from tree-resolution size to tree-like $Res(\oplus)$ refutation size, which yields many new exponential lower bounds on such proofs.


翻译:在计算复杂度中,通过将函数与另一个函数(称为小工具)的很多副本拼凑成,将布尔函数的电算复杂性与相关“提升”函数的通信复杂性联系起来,有助于解决许多未解决的问题。如果我们能够大幅改进指数函数的提升所需的输入大小,从目前的近线尺寸降为多数(从目前的近线大小降为多数),到最初函数或理想的常数的输入数量中的多数。通过将函数和另一个函数(称为小工具)的多次副本拼接来将“提升”函数的复杂度与相关“提升”功能的复杂度联系起来,那么一些重要的复杂度问题就可以得到解决。从目前的直线大小降为Nal-al-al-al-al-al-comm 函数降为新数,当Lovet 4, Metz、Mertz、Pitassi和Zhang 的直线内等值显示,在Sunforlickle Legem 的变换码中,当ILevat etrodeal-al del development ex exmations liversal etal ligal 值时, ex ligal listrations listretation ligal listations list list ligal ligal list

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