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Complejidad de las pruebas de cuadratura de enteros

¿Con qué rapidez puede un algoritmo determinar si un número entero es cuadrado?

Me interesan tanto los algoritmos deterministas como los aleatorios. También me interesan los resultados incondicionales y los condicionales a GRH (u otras conjeturas teóricas numéricas razonables).

Una referencia que pude encontrar fue en el Polymath4 wiki donde dice

Sin tiempo polinómico incondicional determinista de tiempo polinomial cuadrado parece ser conocido. (Se figura como problema abierto en este papel de 1994).

No puedo decir si esa cita implica que existen algoritmos de tiempo polinomial tanto condicionales como aleatorios, pero podría ( la excepción que confirma la regla ?).

Gracias de antemano.

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thedeeno Puntos 12553

Como límite superior, el problema está claramente en NP en el peor de los casos. Dada una factorización putativa, podemos comprobar que efectivamente es una factorización correcta de n y si es libre de cuadrados en tiempo polinómico (de muy bajo grado).

Otra forma de decirlo es que existe un algoritmo no determinista de tiempo polinómico. (Pero esto está muy lejos, por supuesto, de tener un algoritmo aleatorio de tiempo polinómico).

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TomvB Puntos 131

MathWorld dice que "no se conoce ningún algoritmo de tiempo polinómico para reconocer los enteros sin cuadrados o para calcular la parte sin cuadrados de un entero".

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skfd Puntos 463

Participé en las conversaciones sobre este tema en el blog Polymath4 (en realidad, mirando hacia atrás, parece que Fui yo que desenterró ese viejo artículo...) y llegué a creer que no existía tal algoritmo (aleatorio, condicional, lo que sea). Ciertamente busqué en la literatura lo mejor que pude y no encontré ninguno. Pero soy pesimista sobre la posibilidad de encontrar una reducción a partir de la factorización, por razones que toqué en el post enlazado.

Iba a mencionar este bonito argumento, pero en realidad no creo que se aplique aquí -- sólo se puede usar la cuadratura para saber si un factor primo $p | N$ ramifica sobre alguna extensión (Edit: I piense en esto es cierto -- ¿pero podría pasar algo raro si la extensión no es Galois? ¿Quizás? Sé tan poco de teoría algebraica de números que ni siquiera me hace gracia), pero eso sólo es posible si p divide al discriminante -- pero eso ya se puede hacer con el algoritmo euclídeo. Así que la cuadratura sólo te permitiría quizás factorizar si por alguna razón pudieras hacer el algoritmo rápidamente en campos numéricos con discriminantes enormes, lo cual hay que admitir que podría ser posible. Editar: Aunque, por supuesto, si el discriminante es lo suficientemente grande como para hacer una diferencia, no está claro cómo se puede extraer información acerca de p de todos modos. Lo cual, modulo un montón de agujeros y manipulaciones, parecería descartar cualquier intento ingenuo de adaptar esa "reducción".

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Prasham Puntos 146

Para los ordenadores cuánticos está en BQP ya que la factorización está en BQP ver el artículo de wikipedia sobre el algoritmo de Shor. El tamiz general de campo numérico es el algoritmo clásico más eficiente para factorizar números de más de 100 cifras, según wikipedia. Según el artículo de wikipedia sobre factorización para b bits se ha publicado un tiempo de ejecución asintótico de $O\left(\exp\left(\left(\begin{matrix}\frac{64}{9}\end{matrix} b\right)^{1\over3} (\log b)^{2\over3}\right)\right)$ para este algoritmo. Así que este tiempo será un límite superior para el problema de reconocer enteros libres cuadrados si se utiliza este algoritmo.

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