Despite the interest in the complexity class MA, the randomized analog of NP, just a few natural MA-complete problems are known. The first problem was found by (Bravyi and Terhal, SIAM Journal of Computing 2009); it was then followed by (Crosson, Bacon and Brown, PRE 2010) and (Bravyi, Quantum Information and Computation 2015). Surprisingly, two of these problems are defined using terminology from quantum computation, while the third is inspired by quantum computation and keeps a physical terminology. This prevents classical complexity theorists from studying these problems, delaying potential progress, e.g., on the NP vs. MA question. Here, we define two new combinatorial problems and prove their MA-completeness. The first problem, ACAC, gets as input a succinctly described graph, with some marked vertices. The problem is to decide whether there is a connected component with only unmarked vertices, or the graph is far from having this property. The second problem, SetCSP, generalizes standard constraint satisfaction problem (CSP) into constraints involving sets of strings. Technically, our proof that SetCSP is MA-complete is based on an observation by (Aharonov and Grilo, FOCS 2019), in which it was noted that a restricted case of Bravyi and Terhal's problem (namely, the uniform case) is already MA-complete; a simple trick allows to state this restricted case using combinatorial language. The fact that the first, more natural, problem of ACAC is MA-hard follows quite naturally from this proof, while the containment of ACAC in MA is based on the theory of random walks. We notice that the main result of Aharonov and Grilo carries over to the SetCSP problem in a straightforward way, implying that finding a gap-amplification procedure for SetCSP (as in Dinur's PCP proof) is equivalent to MA=NP. This provides an alternative new path towards the major problem of derandomizing MA.


翻译:尽管对复杂等级(MA)感兴趣,但只知道一些自然的MA-完整的问题。第一个问题来自(Bravyi和Terhal,2009年电子计算杂志的SIAM杂志,2009年);随后是(Crosson、Bacon和Brown,PRE,2010年)和(Bravyi,Qaum Information和Complutation 2015)。令人惊讶的是,其中两个问题是由量子计算中的术语来定义的,而第三个问题则是量子计算和保留一个物理术语。这让古老的复杂理论学家无法研究这些问题,拖延潜在的进展,例如,在NP和MA-MA问题上,我们定义了两个新的组合问题, 并证明了(CStechC) 和MA-C(MA-C) 等量子(MA-CR) 的直径直径直径解(MA-C) 直径直径直径直径直径直径直路径直径直径直径直径直, 使MA-C 直径直径直径直径直直直直直直直向下, 。

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