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Local-to-global Expansion and PCPs

Projektbeschreibung

Entwicklung einfacherer und effizienterer Konstruktionen für probabilistisch verifizierbare Beweise

Probabilistisch verifizierbare Beweise (Probabilistically Checkable Proofs, PCP) bilden ein grundlegendes Konzept der modernen theoretischen Informatik, wobei ein robustes lokal-globales Verhalten demonstriert wird. Diese Theorie steht in engem Zusammenhang mit der Approximationsschwere und verfügt über bedeutende Anwendungen in der Kryptografie. Das Ziel des EU-finanzierten Projekts LEAP besteht in der Entwicklung einfacherer und effizienterer PCP-Konstruktionen. Außerdem wird unser Verständnis von robusten Kodierungen mit lokal-globalen Merkmalen verbessert, wobei die aufkommende Theorie der hochdimensionalen Expansion (High-dimensional Expansion, HDX) genutzt wird. Diese disziplinübergreifende Theorie gestattet Rückschlüsse auf die globale Struktur auf der Grundlage lokaler Verknüpfungseigenschaften und verfügt über potenzielle Anwendungen bei der Eigenschaftsprüfung (Property Testing) und der Konstruktion lokal prüfbarer Codes. Im Rahmen des Projekts werden die HDX-Theorie erkundet, neue probabilistisch verifizierbare Beweise konstruiert, die Approximationsschwere erforscht und neuartige fehlerkorrigierende Codes entwickelt.

Ziel

This proposal aims to delve further into the study of Probabilistically Checkable Proofs (PCPs), a cornerstone of modern theoretical computer science, that exhibits some of the most powerful local to global behavior. Any NP proof can be written in a format that is locally testable, meaning that local pieces of the proof imply very rich global structure. This theory is strongly tied to hardness of approximation and has significant applications in cryptography. A major goal is to develop simpler and more efficient PCP constructions, with better parameters, as well as to deepen our understanding of robust encodings with local to global features, such as PCPs.

The main methodology of this exploration will be through harnessing the power of the beautiful emerging theory of high-dimensional expansion (HDX). Generalizing the concept of expander graphs to higher dimensions, HDX emerge as an exciting cross-disciplinary theory with roots in group theory, number theory, algebraic topology, combinatorics, and theoretical computer science. The HDX theory is characterized by a local-to-global principle, which allows inferences about the global structure based on local link properties. This principle bears significant potential for areas like property testing and it has already shown its power with the construction of C^3 locally testable codes. As these are very closely connected to PCPs, we seek to harness HDX towards advancing our understanding of more general local-to-global encodings, and potentially paving the way for novel PCP constructions.

The research directions outlined in this proposal cover a wide array of goals, including the exploration of the HDX theory, the construction of new PCPs, inapproximability, and the creation of novel error-correcting codes. These directions seek to bridge various areas of mathematics and computer science, promising to contribute significantly to the field and open up new horizons for further research and applications.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-ADG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Netto-EU-Beitrag
€ 2 105 840,00
Gesamtkosten
€ 2 105 840,00

Begünstigte (1)