論文の概要: One-Time Universal Hashing Quantum Digital Signatures without Perfect
Keys
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.01132v1
- Date: Tue, 3 Jan 2023 14:54:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-08 21:59:27.187002
- Title: One-Time Universal Hashing Quantum Digital Signatures without Perfect
Keys
- Title(参考訳): 完全鍵のないワンタイムユニバーサルハッシュ量子デジタル署名
- Authors: Bing-Hong Li, Yuan-Mei Xie, Xiao-Yu Cao, Chen-Long Li, Yao Fu, Hua-Lei
Yin, Zeng-Bing Chen
- Abstract要約: 情報漏洩が制限された不完全な量子鍵は,セキュリティを損なうことなく,デジタル署名や認証に利用できることを示す。
我々の研究は、データ後処理の遅延を著しく低減し、任意の量子鍵生成プロトコルと互換性がある。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 13.05255204689344
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum digital signatures (QDS), generating correlated bit strings among
three remote parties for signatures through quantum law, can guarantee
non-repudiation, authenticity and integrity of messages. Recently, one-time
universal hashing QDS framework, exploiting the quantum asymmetric encryption
and universal hash functions, was proposed to significantly improve the
signature rate and ensure unconditional security by directly signing the hash
value of long messages. However, similar to quantum key distribution, this
framework utilizes keys with perfect secrecy via performing privacy
amplification that introduces huge matrix operations, thus consuming large
computational resources, causing time delays and increasing failure
probability. Here, we prove that, different from private communication,
imperfect quantum keys with limited information leakage can be used for digital
signatures and authentication without compromising the security while having
eight orders of magnitude improvement on signature rate for signing a megabit
message compared with conventional single-bit schemes. Our work significantly
reduces the time delay for data postprocessing and is compatible with any
quantum key generation protocols. In our simulation, taking two-photon
twin-field key generation protocol as an example, QDS can be practically
implemented over a fiber distance of 600 km between the signer and receiver.
Our work for the first time offers a cryptographic application of quantum keys
with imperfect secrecy and paves a way for the practical and agile
implementation of digital signatures in a future quantum network.
- Abstract(参考訳): 量子デジタルシグネチャ(QDS)は、量子法則により3つのリモートパーティ間で相関ビット列を生成し、非監査、認証、メッセージの整合性を保証する。
近年,量子非対称暗号化とユニバーサルハッシュ関数を利用した1回のユニバーサルハッシュqdsフレームワークが提案され,長いメッセージのハッシュ値に直接署名することで署名率を大幅に改善し,無条件のセキュリティを確保する。
しかし、量子鍵分布と同様に、このフレームワークは、巨大な行列演算を導入し、大きな計算資源を消費し、時間遅延と失敗の確率を増大させるプライバシー増幅を実行することによって、完全な秘密の鍵を利用する。
本稿では,プライベート通信とは異なり,情報漏洩の少ない不完全な量子鍵を,セキュリティを損なうことなくディジタル署名や認証に使用できることを証明し,従来のシングルビット方式と比較して,メガビットメッセージ署名の署名率を8桁改善できることを示す。
我々の研究は、データ後処理の遅延を著しく低減し、任意の量子鍵生成プロトコルと互換性がある。
シミュレーションでは、2光子ツインフィールド鍵生成プロトコルを例として、シグナーと受信機の間に600kmのファイバ距離でQDSを実際に実装することができる。
我々の研究は、不完全な秘密性を持つ量子鍵の暗号的応用を初めて提供し、将来の量子ネットワークにおけるデジタル署名の実践的かつアジャイルな実装への道を開く。
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