論文の概要: Efficient Construction of Quantum Physical Unclonable Functions with
Unitary t-designs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05692v1
- Date: Thu, 14 Jan 2021 16:14:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-15 05:15:47.812830
- Title: Efficient Construction of Quantum Physical Unclonable Functions with
Unitary t-designs
- Title（参考訳）: ユニタリt設計による量子物理非植民地関数の効率的な構成
- Authors: Niraj Kumar, Rawad Mezher and Elham Kashefi
- Abstract要約: 本研究では,QPUF_tの雑音に対する耐雑音性について検討した。
雑音耐性をより現実的で有意義なものにするために,誤差緩和や補正という概念を導入する必要があると結論づける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7403133838762446
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum physical unclonable functions, or QPUFs, are rapidly emerging as
theoretical hardware solutions to provide secure cryptographic functionalities
such as key-exchange, message authentication, entity identification among
others. Recent works have shown that in order to provide provable security of
these solutions against any quantum polynomial time adversary, QPUFs are
required to be a unitary sampled uniformly randomly from the Haar measure. This
however is known to require an exponential amount of resources. In this work,
we propose an efficient construction of these devices using unitary t-designs,
called QPUF_t. Along the way, we modify the existing security definitions of
QPUFs to include efficient constructions and showcase that QPUF_t still retains
the provable security guarantees against a bounded quantum polynomial adversary
with t-query access to the device. This also provides the first use case of
unitary t-design construction for arbitrary t, as opposed to previous
applications of t-designs where usually a few (relatively low) values of t are
known to be useful for performing some task. We study the noise-resilience of
QPUF_t against specific types of noise, unitary noise, and show that some
resilience can be achieved particularly when the error rates affecting
individual qubits become smaller as the system size increases. To make the
noise-resilience more realistic and meaningful, we conclude that some notion of
error mitigation or correction should be introduced.
- Abstract（参考訳）: qpuf(quantum physical unclonable function)は、鍵交換、メッセージ認証、エンティティ識別などのセキュアな暗号機能を提供するための理論的ハードウェアソリューションとして急速に登場している。
近年の研究では、これらの解を任意の量子多項式時間反転に対して証明可能なセキュリティを提供するために、QPUFはハール測度から一様にランダムにサンプリングされることが示されている。
しかし、これは指数的な量の資源を必要とすることが知られている。
そこで本研究では,qpuf_tと呼ばれる一元的t設計を用いた効率的なデバイス構成を提案する。
その過程で、QPUFの既存のセキュリティ定義を変更し、効率的な構成を含むことを示し、QPUF_tが、デバイスへのTクエリアクセスを持つ有界量子多項式対向に対する証明可能なセキュリティ保証を維持していることを示す。
これはまた、t のいくつかの(相対的に低い)値があるタスクの実行に有用であることが知られている t-設計の以前の応用とは対照的に、任意の t に対するユニタリ t-設計の構成の最初のユースケースを提供する。
本稿では,qpuf_tの特定種類の雑音,ユニタリノイズに対する耐雑音性について検討し,システムサイズが大きくなるにつれて個々の量子ビットに影響を及ぼす誤差率が小さくなると,回復性が向上することを示す。
雑音耐性をより現実的で有意義なものにするために,誤差緩和や補正という概念を導入するべきである。
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