Hrube\v{s} and Wigderson (2015) initiated the complexity-theoretic study of noncommutative formulas with inverse gates. They introduced the Rational Identity Testing (RIT) problem which is to decide whether a noncommutative rational formula computes zero in the free skew field. In the white-box setting, deterministic polynomial-time algorithms are known for this problem following the works of Garg, Gurvits, Oliveira, and Wigderson (2016) and Ivanyos, Qiao, and Subrahmanyam (2018). A central open problem in this area is to design efficient deterministic black-box identity testing algorithm for rational formulas. In this paper, we solve this problem for the first nested inverse case. More precisely, we obtain a deterministic quasipolynomial-time black-box RIT algorithm for noncommutative rational formulas of inversion height two via a hitting set construction. Several new technical ideas are involved in the hitting set construction, including key concepts from matrix coefficient realization theory (Vol\v{c}i\v{c}, 2018) and properties of cyclic division algebra (Lam, 2001). En route to the proof, an important step is to embed the hitting set of Forbes and Shpilka for noncommutative formulas (2013) inside a cyclic division algebra of small index.
翻译:Hrube\ v{s} 和 Wigderson (2015) 开始对带有反向门的非混合公式进行复杂理论学研究。 他们引入了理性身份测试( RIT) 问题, 即决定非混合合理公式是否在自由skew 字段中计算零。 在白箱设置中, 在 Garg、 Gurvits、 Oliveira 和 Wigderson & Ivanyos、 Qiao 和 Subrahmanyam (2018年) 的作品之后, 确定性多元时间算法对此问题是已知的。 这个区域的一个中心开放问题就是为理性公式设计高效的确定性黑箱身份测试算法。 在本文中, 我们为第一个嵌入的嵌入的框中, 更准确地说, 我们得到了一种确定性准极时黑箱 RIT 算法, 用于通过冲击设定反向高度2 的不混合合理公式 。 一些新的技术理念涉及命中设置的构造, 包括从矩阵变量实现理论( Vol\ vliblec listal) 和内部的不前置 校正 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 制 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校 校