이것은 표준 클론-이중 클론 이중성과 같은 가역적 변환에 대한 이중성의 절반을 나타냅니다 (예 : 여기 ). 질문에 대답하지는 않지만 그러한 함수의 닫힌 클래스는 모두 특정 형식의 속성을 보존하여 결정됨을 보여줍니다.
표준 사례와 달리 주요 합병증은 순열이 계산 될 수 있고 (카디널리티를 유지함) 불변 인이이를 설명하기 위해 약간의 산술이 필요하다는 것입니다.
잠정적 인 용어부터 시작하겠습니다. 유한베이스 세트 수정하십시오 A. (고전의 경우 Scott은 에 대해 묻습니다 A={0,1}. 토론의 일부는 무한한 대해서도 작동 A하지만 주요 특성은 아닙니다.)
순열의 집합 (또는 가역 변환)는 서브 세트 C⊆P:=⋃n∈NSym(An) , Sym(X) 의 순열의 그룹이고 X . 순열 클론 순열의 집합 C 그러한
각 기음∩ 심( A엔) 은 조성에 따라 닫힙니다.
어떤 옵션 π∈ 심( { 1 , … , n } ) , 순열 π~∈ 심( A엔) 에 의해 정의 π~( x1, … , x엔) = ( xπ( 1 ), … , xπ( n )) 은 기음 있습니다.
만약 에프∈ C∩ 심( A엔) 및 지∈ C∩ 심( A엠) , 순열 에프× g∈ 심( An + m) 에 의해 정의 ( f× g) ( x , y) = ( f( x ) , g( y) ) 에 기음 .
이후 1 개 수단 유한 C ∩ Sym을 ( n은 ) 의 서브 그룹 인 Sym을 ( N ) . OP는 전치 π에 2 만 요구 하지만 여기서 버전은 분명히 동일합니다. 조건 3은 위의 주석에서 더미 변수 도입이라는 것과 동일합니다.에이기음∩ 심( A엔)심( A엔)π
마스터 복제는 ancillas의 수당 순열 클론입니다 :
- 하자 , g ∈ Sym을 ( N ) 및 ∈ 경우 → m은 같은 것이 F ( X , ) = ( g ( X ) , ) 모든 X ∈ N . 이어서 f를 ∈ C 의미 g ∈ C는 .에프∈ 심( An + m)지∈ 심( A엔)∈엠에프( x , a ) = ( g( X ) , )x ∈ A엔에프∈ C지∈ C
우리는 특정 불변에 의해 순열 클론과 마스터 클론을 특성화하는 것을 목표로합니다. 먼저 에 대한 몇 가지 예를 통해 후자에게 동기를 부여하겠습니다 .A = { 0 , 1 }
해밍 가중치를 유지하는 순열의 마스터 복제본 (Fredkin 게이트에서 생성). 가 N 에 { 0 , 1 } 포함을 나타내는 경우 이러한 순열은 y = f ( x ) 특성으로 특성화됩니다.
승{ 0 , 1 }엔
여기서,f를∈Sym을(N), 및 I는 물품(X)=(X1,...,XN).
와이= f( x )⟹∑i=1nw(xi)=∑i=1nw(yi),
f∈Sym(An)x=(x1,…,xn)
주석에 언급 된 해밍 가중치 모듈로 고정 보존하는 순열의 마스터 클론 . w 를 { 0 , 1 } 에서 고리 형 그룹 C ( m ) 까지의 함수로 해석 하고 그 합을 계산하면 위와 동일한 공식이 특징 입니다.mw{0,1}C(m)
아핀 순열의 마스터 클론 , M ∈ G L ( n , F 2 ) , b ∈ F n 2 (CNOT에서 생성). 용이 한 검사 (또는 포스트 케이스로부터 알)이 단일 출력 함수 F N 2 → F (2) 가 관계를 유지 IFF에 어파 인 X 1 ⊕ X 2 ⊕ X 3 ⊕ X 4 = 0f(x)=Mx⊕bM∈GL(n,F2)b ∈Fn2에프엔2→ F2엑스1⊕ x2⊕ x삼⊕ x4= 0. 따라서 을
w ( x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) = x 1 ⊕ x 2 ⊕ x 3 ⊕ x 4 로 정의
하면 f ∈ Sym ( A n ) 은 클론에 있습니다. iff
y 1 = f ( x 1w : { 0 , 1 } → { 0 , 1 }
w ( x1, x2, x삼, x4) = x1⊕ x2⊕ x삼⊕ x4,
에프∈ 심( A엔)
우리는 모노 이드의 합계를 다루고 있으므로({0,1},0,최대).와이1= f( x1) ∧ ⋯ ∧ y4= f( x4)⟹최대나는 = 1엔w ( x1나는, … , x4나는) = 최대나는 = 1엔w ( y1나는, … , y4나는) ,
( { 0 , 1 } , 0 , 최대 )
일반적으로 가중치 함수 는 매핑 이며, 여기서 k ∈ N 이고 M 은 정류 적 모노 이드입니다. 마스터 가중치 함수는 모든 대각 맵핑 하나 유전율 -tuples을 ( , ... , ) , ∈ 의 가역 요소 M . 보자 W는 모든 체중 기능의 클래스를 나타내며, M (W) 마스터 체중 기능.승 : A케이→ Mk ∈ N엠케이( a , … , a )∈엠여남 W
경우 및 w : K → M은 가중 함수, 우리는 말할 W는 이다 불변성 F , 또는 (아무렇게나 용어 차입) F는 A는 다형성 w 및 기록 F ∥ w , 다음 조건이 모든 ( x j i ) j = 1.에 해당하는 경우 k i = 1 .. n , ( y j i에프∈ 심( A엔)승 : A케이→ M승에프에프승에프∥ 승 :( xj나는)j = 1 .. ki = 1 .. n, ( yj나는)j = 1 .. ki = 1 .. n∈ An × k
경우 , 그런 다음
N Σ 난 = 1 w ( X I를 ) = N Σ는 i가 = 1 승 ( Y I ) .와이1= f( x1) , … , y케이= f( x케이)
∑나는 = 1엔w ( x나는) = ∑나는 = 1엔w ( y나는) .
여기에서 , x i = ( x 1 i , … , x k i ) 및 y에 대해서도 비슷합니다 . 즉, F ∥ w 경우 f는 (또는 그 대신에 평행하게 연장 ( 경우 → K ) n은 )의 합계 유지 w 의 인수를 -weights.엑스j= ( xj1, … , xj엔)엑스나는= ( x1나는, … , x케이나는)와이에프∥ 승에프( A케이)엔승
관계 와 P 와 W (또는 M W는 ) 순열 세트 사이 갈루아 연결 유도 C ⊆ P를 , 무게 함수 클래스 D ⊆ W , 일반적인 방법 :
폴 ( D )∥피여남 W기음⊆ PD ⊆ W
각각의 치환이 닫힌 집합 및 (마스터) 가중 함수 폐쇄 클래스의 전체 격자 사이 따라서 이중 동형. 우리가 올바른 길을 가고 있음을 확인하기 위해 닫힌 순열 세트가 실제로 클론임을 관찰합니다.
폴( D )Inv※( C)MInv※( C)= { f∈ P:∀w∈D(f∥w)},={w∈W:∀f∈C(f∥w)},=MW∩Inv∗(C),
보조 정리 : 만약 다음 폴 ( D는 ) 순열 클론이다. 경우 D ⊆ M W 다음 폴 ( D는 ) 마스터 클론이다.D⊆WPol(D)D⊆MWPol(D)
증명 : 첫 번째 주장은 다소 분명합니다. 두 번째로, , f , g , a 는 조건 4에서와 같이 f ∥ w 이고, ( x j i ) , ( y j i ) 는 g ∥ w 의 정의에서와 동일하게하십시오 . 넣어 ˉ X J = ( X의 J를 , ) , ˉ Y J = ( Y J ,w∈Df,g,af∥w(xji),(yji)g∥wx¯j=(xj,a) 및 u i = w ( a i , … , a i ) . 이어서 F ∥ W를 의미하는
N Σ 난 = 1 승 ( X 나 ) + m Σ 난 = 1 U I = N + m Σ 난 = 1 w ( ˉ X I )y¯j=(yj,a)=f(x¯j)ui=w(ai,…,ai)f∥w
그러나, U 난 에서 가역이다 M 으로 w 따라서, 마스터 가중치 함수
N Σ 난 = 1 w ( X I ) = N Σ I
∑나는 = 1엔w ( x나는) + ∑나는 = 1엠유나는= ∑나는 = 1n + mw ( x¯나는) = ∑나는 = 1n + mw ( y¯나는) = ∑나는 = 1엔w ( y나는) + ∑나는 = 1엠유나는.
유나는엠승∑나는 = 1엔w ( x나는) = ∑나는 = 1엔w ( y나는) .QED
계속 진행하기 전에 한 가지 문제를 해결해야합니다. 단일체는 거대 할 수 있으므로이 형태의 변형은 쓸모없는 추상 넌센스로 의심 될 수 있습니다.
첫째는, 가중치 함수 주어진다 , 우리가 가정 할 수 M이 의해 생성 w ( K ) (마스터의 경우, 대각 원소의 이미지 첨가제 역함수에 의해)의 다른 요소로 M을 입력하지 사진. 특히, M 은 유한하게 생성됩니다 . 둘째, 보편적 인 대수학에서 일반적으로 결과로, 우리가 쓸 수있는 M을 subdirect 제품으로
M ⊆ Π 내가 ∈ I M 난 ,
각 M의 전승 : A케이→ M엠승 ( A케이)엠엠엠
엠⊆ ∏내가 ∈ I엠나는,
엠나는는 간접적으로 돌이킬 수없고,
는
i 번째 생성물 투영
π i 를 통한
M 의 몫 이고; 특히, 그것은 여전히 유한하게 생성 된 정류 일산 체이다. Mal'cev의 결과로, fg subdirectly unreducible commutative monoids (또는 semigroups)는 사실상
유한 합니다. 매핑
w i = π i ∘ w : A k → M i 는 다시 가중치 함수이며,
w 인 경우 마스터 이며
Pol ( w ) = ⋂ i ∈ 임을 쉽게 알 수 있습니다.
엠나는엠나는π나는승나는= π나는∘ w : A케이→ M나는승
따라서 일반성을 잃지 않고 무게 함수
w:Ak→M으로주의를 제한 할 수 있습니다
.여기서
M은 유한하고 간접적으로 되돌릴 수 없습니다. 하자
FW는체중 기능의 종류, 그리고 넣어
인보이스를 ( C )폴(w)=⋂i∈IPol(wi).
w:Ak→MMFW
유한 subdirectly 기약 가환 monoids로서는 환상 그룹 인
C(P의D), 및 절단 부가 monoids
({0,...,D},0,분{D,X+Y}). 일반적인 경우는 더 복잡하지만 그럼에도 불구하고 구조에 대해 많은 것을 말할 수 있습니다. 하나는
C(pInv(C)MInv(C)=FW∩Inv∗(C),=FW∩MInv∗(C).
C(pd)({0,…,d},0,min{d,x+y}) 및 일부 속성을 갖는 유한 nilsemigroup입니다. 자세한 내용은
그릴을 참조하십시오.
C(pd)
이제이 게시물의 요점을 준비했습니다.
정리 : Galois 연결에서 유한 한 부분적으로 돌이킬 수없는 (마스터) 가중치 함수에 대한 닫힌 순열 세트는 정확히 순열 클론 (마스터 클론, 각주)입니다.
경우 즉, 다음에 의해 발생 된 순열 복제 C가 인 폴 ( 인보이스 ( C가 ) ) 및 마스터에 의해 생성 된 복제 C가 인 폴 ( MInv ( C ) ) .C⊆PCPol(Inv(C))CPol(MInv(C))
Cf∈Sym(An)∖Cw:Ak→MC에프∦ 승승기음
k = | A |엔에프에이케이에이케이∼에프
엑스1⋯ x엠~ Y1⋯ y엠⟺∃ g∈ C∩ 심( A엠)∀ j = 1 , … , k지( xj1, … , xj엠) = ( yj1, … , yj엠) .
∼기음∩ 심( A엠)∼엠기음∩ 심( A엠)에이m k∼지∈ C∩ 심( A엠)지'∈ 심( A엠')엑스1⋯ x엠~ Y1⋯ y엠엑스'1⋯ x'엠'~ Y'1⋯ y'엠'지× g'∈ C∩ 심( Am + m')엑스1⋯ x엠엑스'1⋯ x'엠'~ Y1⋯ y엠와이'1⋯ y'엠'.
따라서 우리는 몫의 monoid를 형성 할 수 있습니다 엠= F/ ∼. 스왑 순열은x y~ Y엑스 각각 x , y∈ A케이; 즉, 발전기엠 통근, 따라서 엠정식입니다. 가중치 함수 정의승 : A케이→ M 자연스럽게 포함 에이케이 ...에서 에프 몫지도로 구성됩니다.
보기 쉽다 기음⊆ 폴( w ): 실제로 지∈ C∩ 심( A엠), 와이1= f( x1) , … , y케이= f( x케이)그런 다음
∑나는 = 1엠w ( x나는) = x1⋯ x엠/ ∼ = y1⋯ y엠/∼=∑i=1mw(yi)
by the definition of
∼ (using the notation as in the definition of
∥). On the other hand, assume
f∥w. Let
{aj:j=1,…,k} be an enumeration of
An,
bj=f(aj), and let
ai,bi∈Ak for
i=1,…,n be again as in the definition of
∥. Then
a1⋯an/∼=∑i=1nw(ai)=∑i=1nw(bi)=b1⋯bn/∼,
hence by the definition of
∼, there exists
g∈C∩Sym(An) such that
g(aj)=bj=f(aj) for each
j. However, since the
aj exhaust
An, this means
g=f, i.e.,
f∈C, a contradiction. This completes the proof for permutation clones.
Even if C is a master clone, w needn’t be a master weight function, in fact, the diagonal elements are not even necessarily cancellative in M, hence we need to fix it. For each c∈A, let c∗=(c,…,c)∈Ak, and define a new equivalence relation ≈ on F by
x1⋯xm≈y1⋯ym⟺∃c1,…,cr∈Ax1⋯xmc∗1⋯c∗r∼y1⋯ymc∗1⋯c∗r.
Using the fact that elements of
Ak commute modulo
∼, it is easy to show that
≈ is again a congruence, hence we can form the monoid
M′=F/≈, and a weight function
w′:Ak→M′. Since
≈ extends
∼,
M′ is commutative, and a quotient of
M; in particular,
C⊆Pol(w′). On the other hand, if
f∥w′, then the same argument as above together with the definition of
≈ would give a
g∈C∩Sym(An+r), and
c1,…,cr∈A such that
g(x,c1,…,cr)=(f(x),c1,…,cr)
for all
x∈An, thus
f∈C as
C is a master clone, a contradiction.
The definition of ≈ ensures that
xc∗≈yc∗⟹x≈y
for all
x,y∈F, and
c∈A. It follows that the elements
c∗/≈=w′(c∗) are cancellative in
M′. It is an easy well-known fact that any commutative monoid can be embedded in another one where all cancellative elements become invertible. The composition of such an embedding with
w′ is then a master weight function
w′′, and
Pol(w′)=Pol(w′′), hence
w′′∈MInv∗(C)∖MInv∗(f). QED
EDIT: A generalization of the clone–coclone duality above is now written up in
[1] E. Jeřábek, Galois connection for multiple-output operations, preprint, 2016, arXiv:1612.04353 [math.LO].