論文の概要: Simpler Proofs of Quantumness

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.04826v1
• Date: Mon, 11 May 2020 01:31:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-20 14:19:21.121710
• Title: Simpler Proofs of Quantumness
• Title（参考訳）: 量子性のより単純な証明
• Authors: Zvika Brakerski and Venkata Koppula and Umesh Vazirani and Thomas Vidick
• Abstract要約: 量子性の証明は、量子デバイスが古典的なデバイスでは不可能な計算タスクを実行できることを示す方法である。 現在、量子性の証明を示すための3つのアプローチがある。 トラップドアの爪のない関数をベースとした量子性の2次元証明(Challenge-Response)を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.12500804569801
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: A proof of quantumness is a method for provably demonstrating (to a classical verifier) that a quantum device can perform computational tasks that a classical device with comparable resources cannot. Providing a proof of quantumness is the first step towards constructing a useful quantum computer. There are currently three approaches for exhibiting proofs of quantumness: (i) Inverting a classically-hard one-way function (e.g. using Shor's algorithm). This seems technologically out of reach. (ii) Sampling from a classically-hard-to-sample distribution (e.g. BosonSampling). This may be within reach of near-term experiments, but for all such tasks known verification requires exponential time. (iii) Interactive protocols based on cryptographic assumptions. The use of a trapdoor scheme allows for efficient verification, and implementation seems to require much less resources than (i), yet still more than (ii). In this work we propose a significant simplification to approach (iii) by employing the random oracle heuristic. (We note that we do not apply the Fiat-Shamir paradigm.) We give a two-message (challenge-response) proof of quantumness based on any trapdoor claw-free function. In contrast to earlier proposals we do not need an adaptive hard-core bit property. This allows the use of smaller security parameters and more diverse computational assumptions (such as Ring Learning with Errors), significantly reducing the quantum computational effort required for a successful demonstration.
• Abstract（参考訳）: 量子性の証明は、量子デバイスが同等のリソースを持つ古典的なデバイスでは不可能な計算タスクを実行できることを証明可能な(古典的検証器に)方法である。 量子性の証明を提供することは、有用な量子コンピュータを構築するための第一歩である。 現在、量子性の証明を示すための3つのアプローチがある。 (i)古典的にハードな片道関数(例えばShorのアルゴリズム)を反転させる。 これは技術的には手に負えないようだ。 (ii)古典的にハードなサンプル分布からのサンプリング(例えば、ボソンサンプリング)。 これは短期的な実験の範囲内であるが、既知のすべてのタスクに対して指数時間を必要とする。 (iii)暗号仮定に基づく対話プロトコル。 トラップドア方式を使用することで効率のよい検証が可能となり,実装に必要なリソースははるかに少なくなっているようだ。 (i)しかし、それ以上である (ii) 本稿では,アプローチの大幅な単純化を提案する。 (iii)ランダムオラクルのヒューリスティックを用いて。 (フィアット・シャミールのパラダイムは適用しない。) トラップドアクラウフリー関数に基づく量子性の2つのメッセージ(challenge-response)証明を与える。 以前の提案とは対照的に、適応的なハードコアビット特性は必要ない。 これにより、より小さなセキュリティパラメータとより多様な計算仮定(例えばRing Learning with Errors)を使用することで、実演の成功に必要な量子計算の労力を大幅に削減できる。

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