論文の概要: Quantum cryptography with classical communication: parallel remote state
preparation for copy-protection, verification, and more
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.13445v2
- Date: Tue, 6 Sep 2022 15:57:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-27 05:15:42.481884
- Title: Quantum cryptography with classical communication: parallel remote state
preparation for copy-protection, verification, and more
- Title（参考訳）: 古典的通信を用いた量子暗号:コピー保護、検証のための並列リモート状態準備など
- Authors: Alexandru Gheorghiu, Tony Metger, Alexander Poremba
- Abstract要約: 多くの暗号プリミティブは双方向のプロトコルであり、一方のパーティであるBobは完全な量子計算能力を持ち、もう一方のパーティであるAliceはランダムなBB84状態を送信するためにのみ必要である。
我々は、Bob が LWE 問題を効率的に解くことができないと仮定して、Alice が完全に古典的なプロトコルにどのように変換できるかを示す。
これは、(古典)アリスと(量子)ボブの間の全ての通信は古典的であるが、両者が古典的であれば不可能な暗号プリミティブを使用することができることを意味する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 125.99533416395765
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum mechanical effects have enabled the construction of cryptographic
primitives that are impossible classically. For example, quantum
copy-protection allows for a program to be encoded in a quantum state in such a
way that the program can be evaluated, but not copied. Many of these
cryptographic primitives are two-party protocols, where one party, Bob, has
full quantum computational capabilities, and the other party, Alice, is only
required to send random BB84 states to Bob. In this work, we show how such
protocols can generically be converted to ones where Alice is fully classical,
assuming that Bob cannot efficiently solve the LWE problem. In particular, this
means that all communication between (classical) Alice and (quantum) Bob is
classical, yet they can still make use of cryptographic primitives that would
be impossible if both parties were classical. We apply this conversion
procedure to obtain quantum cryptographic protocols with classical
communication for unclonable encryption, copy-protection, computing on
encrypted data, and verifiable blind delegated computation. The key technical
ingredient for our result is a protocol for classically-instructed parallel
remote state preparation of BB84 states. This is a multi-round protocol between
(classical) Alice and (quantum polynomial-time) Bob that allows Alice to
certify that Bob must have prepared $n$ uniformly random BB84 states (up to a
change of basis on his space). Furthermore, Alice knows which specific BB84
states Bob has prepared, while Bob himself does not. Hence, the situation at
the end of this protocol is (almost) equivalent to one where Alice sent $n$
random BB84 states to Bob. This allows us to replace the step of preparing and
sending BB84 states in existing protocols by our remote-state preparation
protocol in a generic and modular way.
- Abstract（参考訳）: 量子力学的効果により、古典的に不可能な暗号プリミティブの構築が可能になった。
例えば、量子コピー保護は、プログラムを評価できるが、複製しない方法で、プログラムを量子状態に符号化することができる。
これらの暗号プリミティブの多くは双方向のプロトコルであり、一方のパーティであるBobは完全な量子計算能力を持ち、もう一方のパーティであるAliceはランダムなBB84状態を送信するためにのみ必要である。
本稿では、Bob が LWE 問題を効率的に解くことができないと仮定して、Alice が完全に古典的なプロトコルにどのように変換できるかを示す。
特に、(古典的)アリスと(量子的)ボブの間の全ての通信は古典的であるが、両者が古典的ならば不可能である暗号プリミティブを利用することができる。
この変換手順を適用し、古典的な通信による暗号化、コピー保護、暗号化されたデータの計算、検証可能なブラインドデリゲート計算を実現する。
本研究の主な技術要素は,BB84状態の古典的に指示された並列リモート状態作成プロトコルである。
これは(古典的な)アリスと(量子多項式時間)ボブの間のマルチラウンドプロトコルであり、アリスはボブが一様ランダムなBB84状態(彼の空間の基底の変更まで)を準備しなければならないことを証明できる。
さらに、アリスはボブが準備した特定のbb84州を知っているが、ボブ自身はそうではない。
したがって、このプロトコルの最後にある状況は、aliceがbobに$n$のランダムなbb84状態を送った状況とほぼ同値である。
これにより、既存のプロトコルにおけるBB84状態の準備と送信のステップを、汎用的でモジュール化された方法でリモート状態の準備プロトコルによって置き換えることができます。
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