纠缠约束满足问题中交换性装置的存在性与非存在性

交换性构件(commutativity gadgets)使得经典约束满足问题(CSPs)的NP难证明可推广至对应纠缠CSP的不可判定性证明。例如,Culf和Mastel的研究中已针对NP完全布尔CSP和三色问题实现了这一目标。但对于更大字母表上的许多CSP(包括当k≥4时的k色问题),目前尚不清楚交换性构件是否存在,或纠缠CSP是否可判定。本文通过扩展图的量子自同构群定义至CSP的量子自同态幺半群,首次证明了其存在性的已知障碍:若某CSP具有非经典的量子自同态幺半群,则不存在交换性构件。该结论特别表明,当k≥4时,k色问题不存在交换性构件。但该团队为k色问题的另一种非局部游戏呈现方式(预言机设置)构造了交换性构件。此外,研究人员通过扩展Schmidt关于图量子自同构群的结果,提出了判断量子自同态幺半群非经典性的易验证充分条件,并借此给出不支持交换性构件的CSP实例。研究还表明:预言机交换性构件的存在性在图的笛卡尔积运算下保持;对于不含四环的图,交换性构件与预言机交换性构件的存在性等价;奇数阶圈图和奇数图具有交换性量子自同态幺半群——这意味着它们可能存在交换性构件,该问题仍有待探索。
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提交arXiv: 2025-09-09 15:11
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