Longest Common Substring (LCS) is an important text processing problem, which has recently been investigated in the quantum query model. The decisional version of this problem, LCS with threshold $d$, asks whether two length-$n$ input strings have a common substring of length $d$. The two extreme cases, $d=1$ and $d=n$, correspond respectively to Element Distinctness and Unstructured Search, two fundamental problems in quantum query complexity. However, the intermediate case $1\ll d\ll n$ was not fully understood. We show that the complexity of LCS with threshold $d$ smoothly interpolates between the two extreme cases up to $n^{o(1)}$ factors: LCS with threshold $d$ has a quantum algorithm in $n^{2/3+o(1)}/d^{1/6}$ query complexity and time complexity, and requires at least $\Omega(n^{2/3}/d^{1/6})$ quantum query complexity. Our result improves upon previous upper bounds $\tilde O(\min \{n/d^{1/2}, n^{2/3}\})$ (Le Gall and Seddighin ITCS 2022, Akmal and Jin SODA 2022), and answers an open question of Akmal and Jin. Our main technical contribution is a quantum speed-up of the powerful String Synchronizing Set technique introduced by Kempa and Kociumaka (STOC 2019). It consistently samples $n/\tau^{1-o(1)}$ synchronizing positions in the string depending on their length-$\Theta(\tau)$ contexts, and each synchronizing position can be reported by a quantum algorithm in $\tilde O(\tau^{1/2+o(1)})$ time. As another application of our quantum string synchronizing set, we study the $k$-mismatch Matching problem, which asks if the pattern has an occurrence in the text with at most $k$ Hamming mismatches. Using a structural result of Charalampopoulos, Kociumaka, and Wellnitz (FOCS 2020), we obtain a quantum algorithm for $k$-mismatch matching with $k^{3/4} n^{1/2+o(1)}$ query complexity and $\tilde O(kn^{1/2})$ time complexity.
翻译:长期通用 Substring (LCS) 是一个重要的文本处理问题, 最近已在量子查询模型中调查了 。 这个问题的决定版本 LCS, 使用 $ddal= $d$, 询问两个长度- 美元输入字符串是否有一个共同的子质代号 $d= 1美元 美元 。 两个极端案例, 美元= 1美元 和 $d= 美元, 分别与元素特性和无结构搜索相对应, 量子查询复杂的两个根本问题。 然而, 中间案例 $1\ll d\ 美元, 并且没有完全理解 。 我们显示, 以 $ $ $ 美元 美元 的离子 。 以 美元 美元 的 美元 美元 的 美元 。 以 美元 美元 的 美元 。 以 美元 的 。 以 美元 美元 的 平价 。 以 美元 平局 = 2. 2 3 3 的 基 基 的 以 的 美元 美元 的 。 以 美元 以 美元 以 美元 的 的 平局 的 平局 平局 的 的 平局 。