論文の概要: Security Limitations of Classical-Client Delegated Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.01668v1
- Date: Fri, 3 Jul 2020 13:15:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-11 18:36:06.984673
- Title: Security Limitations of Classical-Client Delegated Quantum Computing
- Title（参考訳）: 古典的クライアント分散量子コンピューティングのセキュリティ限界
- Authors: Christian Badertscher, Alexandru Cojocaru, L\'eo Colisson, Elham
Kashefi, Dominik Leichtle, Atul Mantri, Petros Wallden
- Abstract要約: クライアントは、古典的なチャネルを使用して量子状態をリモートで準備する。
サブモジュールとして$RSP_CC$を採用することで生じるプライバシ損失は、不明である。
特定の$RSP_CC$プロトコルは、少なくともいくつかのコンテキストにおいて量子チャネルを置き換えることができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 54.28005879611532
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Secure delegated quantum computing allows a computationally weak client to
outsource an arbitrary quantum computation to an untrusted quantum server in a
privacy-preserving manner. One of the promising candidates to achieve classical
delegation of quantum computation is classical-client remote state preparation
($RSP_{CC}$), where a client remotely prepares a quantum state using a
classical channel. However, the privacy loss incurred by employing $RSP_{CC}$
as a sub-module is unclear.
In this work, we investigate this question using the Constructive
Cryptography framework by Maurer and Renner (ICS'11). We first identify the
goal of $RSP_{CC}$ as the construction of ideal RSP resources from classical
channels and then reveal the security limitations of using $RSP_{CC}$. First,
we uncover a fundamental relationship between constructing ideal RSP resources
(from classical channels) and the task of cloning quantum states. Any
classically constructed ideal RSP resource must leak to the server the full
classical description (possibly in an encoded form) of the generated quantum
state, even if we target computational security only. As a consequence, we find
that the realization of common RSP resources, without weakening their
guarantees drastically, is impossible due to the no-cloning theorem. Second,
the above result does not rule out that a specific $RSP_{CC}$ protocol can
replace the quantum channel at least in some contexts, such as the Universal
Blind Quantum Computing (UBQC) protocol of Broadbent et al. (FOCS '09).
However, we show that the resulting UBQC protocol cannot maintain its proven
composable security as soon as $RSP_{CC}$ is used as a subroutine. Third, we
show that replacing the quantum channel of the above UBQC protocol by the
$RSP_{CC}$ protocol QFactory of Cojocaru et al. (Asiacrypt '19), preserves the
weaker, game-based, security of UBQC.
- Abstract（参考訳）: セキュアなデリゲート量子コンピューティングにより、計算的に弱いクライアントは、任意の量子計算をプライバシー保護の方法で信頼できない量子サーバにアウトソースすることができる。
量子計算の古典的デリゲートを達成するための有望な候補の1つは、クライアントが古典的なチャネルを使用して量子状態を作成する古典的クライアントリモート状態準備(RSP_{CC}$)である。
しかし、サブモジュールとして$RSP_{CC}$を採用することで生じるプライバシーの損失は明らかではない。
本稿では,Maurer と Renner による Constructive Cryptography framework (ICS'11) を用いて,この問題を考察する。
まず、古典的なチャンネルからの理想的なRSPリソースの構築として$RSP_{CC}$の目標を特定し、その後、$RSP_{CC}$を使用する際のセキュリティ上の制限を明らかにする。
まず、理想的なRSP資源(古典的なチャネルから)の構築と量子状態のクローン化の課題の基本的な関係を明らかにする。
古典的に構築された理想的なRSPリソースは、たとえ計算セキュリティのみをターゲットにしても、生成された量子状態の完全な古典的記述(おそらくエンコードされた形式で)をサーバに漏らさなければならない。
その結果、共通RSP資源の実現は、その保証を大幅に弱めることなく、非閉定理のため不可能であることが判明した。
第二に、上記の結果は、特定の$RSP_{CC}$プロトコルが、少なくともBroadbentなど(FOCS '09)のUniversal Blind Quantum Computing (UBQC)プロトコルなど、いくつかの文脈で量子チャネルを置き換えることができると結論付けていない。
しかし, UBQCプロトコルはサブルーチンとして$RSP_{CC}$を使用するとすぐに, 構成可能なセキュリティを維持できないことを示す。
第3に、上記ubqcプロトコルの量子チャネルを、cojocaru et al.(asiacrypt '19)の$rsp_{cc}$プロトコルqfactoryで置き換えることで、ubqcの弱いゲームベースのセキュリティを保っていることを示す。
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