Given a collection of independent events each of which has strictly positive probability, the probability that all of them occur is also strictly positive. The Lov\'asz local lemma (LLL) asserts that this remains true if the events are not too strongly negatively correlated. The formulation of the lemma involves a graph with one vertex per event, with edges indicating potential negative dependence. The word "Local" in LLL reflects that the condition for the negative correlation can be expressed solely in terms of the neighborhood of each vertex. In contrast to this local view, Shearer developed an exact criterion for the avoidance probability to be strictly positive, but it involves summing over all independent sets of the graph. In this work we make two contributions. The first is to develop a hierarchy of increasingly powerful, increasingly non-local lemmata for bounding the avoidance probability from below, each lemma associated with a different set of walks in the graph. Already, at its second level, our hierarchy is stronger than all known local lemmata. To demonstrate its power we prove new bounds for the negative-fugacity singularity of the hard-core model on several lattices, a central problem in statistical physics. Our second contribution is to prove that Shearer's connection between the probabilistic setting and the independent set polynomial holds for \emph{arbitrary supermodular} functions, not just probability measures. This means that all LLL machinery can be employed to bound from below an arbitrary supermodular function, based only on information regarding its value at singleton sets and partial information regarding their interactions. We show that this readily implies both the quantum LLL of Ambainis, Kempe, and Sattath~[JACM 2012], and the quantum Shearer criterion of Sattath, Morampudi, Laumann, and Moessner~[PNAS 2016].


翻译:根据一系列独立事件的收集,每个事件都有严格的正概率, 所有事件发生的可能性都是绝对正数。 Lov\'asz 本地 Lemma (LLLL) 表示, 如果事件不是非常强烈的负相关, 情况仍然如此。 Lemma 的配方包含一个图表, 每件事件有一个顶点, 其边缘显示潜在的负依赖性。 LLLL 中的“ 本地” 表示, 负相关性的条件只能以每个顶点的周围表示。 与本地观点相反, Shearer 提出了一个准确的避免概率标准是绝对正数, 但是它涉及所有独立的图表。 在这项工作中,我们做出两项贡献。 第一个是发展一个越来越强大、 日益非本地的等级, 每件都表示潜在的负偏差概率。 在图中, 我们的等级比所有已知的当地顶点要强。 为了显示其相对直值, 我们证明它对于二度的负直值的直线值, 但它涉及所有独立的直径直径直的直径直值 。

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