We show that the existence of a ``good'' coupling w.r.t. Hamming distance for any local Markov chain on a discrete product space implies rapid mixing of the Glauber dynamics in a blackbox fashion. More specifically, we only require the expected distance between successive iterates under the coupling to be summable, as opposed to being one-step contractive in the worst case. Combined with recent local-to-global arguments \cite{CLV21}, we establish asymptotically optimal lower bounds on the standard and modified log-Sobolev constants for the Glauber dynamics for sampling from spin systems on bounded-degree graphs when a curvature condition \cite{Oll09} is satisfied. To achieve this, we use Stein's method for Markov chains \cite{BN19, RR19} to show that a ``good'' coupling for a local Markov chain yields strong bounds on the spectral independence of the distribution in the sense of \cite{ALO20}. Our primary application is to sampling proper list-colorings on bounded-degree graphs. In particular, combining the coupling for the flip dynamics given by \cite{Vig00, CDMPP19} with our techniques, we show optimal $O(n\log n)$ mixing for the Glauber dynamics for sampling proper list-colorings on any bounded-degree graph with maximum degree $\Delta$ whenever the size of the color lists are at least $\left(\frac{11}{6} - \epsilon\right)\Delta$, where $\epsilon \approx 10^{-5}$ is small constant. While $O(n^{2})$ mixing was already known before, our approach additionally yields Chernoff-type concentration bounds for Hamming Lipschitz functions in this regime, which was not known before. Our approach is markedly different from prior works establishing spectral independence for spin systems using spatial mixing \cite{ALO20, CLV20, CGSV20, FGYZ20}, which crucially is still open in this regime for proper list-colorings.


翻译:我们展示了“ 良好” 的离散产品空间中任何本地 Markov 链的“ 良好” 20 值 。 离散产品空间中任何本地 Markov 链的宽度意味着以黑盒方式快速混合 Glauber 动态。 更具体地说, 我们只需要组合下连续迭代的预期距离可以相加, 而在最坏的情况下, 而不是一阶缩缩接。 结合最近本地到全球的参数\ cite{CLV20}, 我们在标准 和修改的 log- Sobolev 常量中设置了非最佳的下限 。 使用本地的 C- sloder 值 值 值 值 。 我们的主要应用程序与正常的列表 $11 {Oll09} 匹配 。

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马尔可夫链,因安德烈·马尔可夫(A.A.Markov,1856-1922)得名,是指数学中具有马尔可夫性质的离散事件随机过程。该过程中,在给定当前知识或信息的情况下,过去(即当前以前的历史状态)对于预测将来(即当前以后的未来状态)是无关的。 在马尔可夫链的每一步,系统根据概率分布,可以从一个状态变到另一个状态,也可以保持当前状态。状态的改变叫做转移,与不同的状态改变相关的概率叫做转移概率。随机漫步就是马尔可夫链的例子。随机漫步中每一步的状态是在图形中的点,每一步可以移动到任何一个相邻的点,在这里移动到每一个点的概率都是相同的(无论之前漫步路径是如何的)。
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