論文の概要: Obfuscation of Pseudo-Deterministic Quantum Circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.11083v1
- Date: Wed, 22 Feb 2023 01:14:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-23 16:35:18.438187
- Title: Obfuscation of Pseudo-Deterministic Quantum Circuits
- Title（参考訳）: 擬似決定論的量子回路の難読化
- Authors: James Bartusek, Fuyuki Kitagawa, Ryo Nishimaki, and Takashi Yamakawa
- Abstract要約: 我々は、誤りを伴う学習の量子硬度(QLWE)を仮定して、疑似決定論的量子回路の難解化方法を示す。
我々のオブファスケータは量子状態$ketwidetildeQ$を出力し、任意の入力に対して$Q$を繰り返し評価することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.33450619901885
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We show how to obfuscate pseudo-deterministic quantum circuits, assuming the
quantum hardness of learning with errors (QLWE) and post-quantum virtual
black-box (VBB) obfuscation for classical circuits. Given the classical
description of a quantum circuit $Q$, our obfuscator outputs a quantum state
$\ket{\widetilde{Q}}$ that can be used to evaluate $Q$ repeatedly on arbitrary
inputs.
Instantiating the VBB obfuscator for classical circuits with any candidate
post-quantum indistinguishability obfuscator gives us the first candidate
construction of indistinguishability obfuscation for all polynomial-size
pseudo-deterministic quantum circuits. In particular, our scheme is the first
candidate obfuscator for a class of circuits that is powerful enough to
implement Shor's algorithm (SICOMP 1997).
Our approach follows Bartusek and Malavolta (ITCS 2022), who obfuscate
\emph{null} quantum circuits by obfuscating the verifier of an appropriate
classical verification of quantum computation (CVQC) scheme. We go beyond null
circuits by constructing a publicly-verifiable CVQC scheme for quantum
\emph{partitioning} circuits, which can be used to verify the evaluation
procedure of Mahadev's quantum fully-homomorphic encryption scheme (FOCS 2018).
We achieve this by upgrading the one-time secure scheme of Bartusek (TCC 2021)
to a fully reusable scheme, via a publicly-decodable \emph{Pauli functional
commitment}, which we formally define and construct in this work. This
commitment scheme, which satisfies a notion of binding against committers that
can access the receiver's standard and Hadamard basis decoding functionalities,
is constructed by building on techniques of Amos, Georgiou, Kiayias, and
Zhandry (STOC 2020) introduced in the context of equivocal but
collision-resistant hash functions.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,古典回路における誤り(QLWE)と量子後仮想ブラックボックス(VBB)の難解性を仮定し,疑似決定論的量子回路の難解化方法を示す。
古典的な量子回路の$Q$の説明を考えると、我々のオブファスケータは任意の入力に対して$Q$を繰り返し評価することができる量子状態$\ket{\widetilde{Q}}$を出力する。
古典回路のvbbオブファシエータを量子後非識別可能性オブファシエータ候補でインスタンス化することで、多項式サイズの疑似決定性量子回路の非識別可能性オブファシエーションの第1候補となる。
特に,本手法はShorのアルゴリズム(SICOMP 1997)を実装するのに十分な性能を持つ回路群に対する,最初の候補オブファスケータである。
提案手法はバルタテックとマラボルタ (ITCS 2022) に従っており、量子計算(CVQC) スキームの古典的検証の検証を妨害することにより、量子回路を難読化する。
我々は、Mahadevの量子完全同型暗号スキーム(FOCS 2018)の評価手順を検証するために使用できる量子 \emph{partitioning} 回路に対して、公に検証可能なCVQCスキームを構築することで、ヌル回路を超えていく。
我々はバルタテック (TCC 2021) の1回限りの安全なスキームを完全再利用可能なスキームにアップグレードし、パブリックデコダブルな \emph{Pauli functional commitment} を通じて実現し、この作業で正式に定義し構成する。
このコミットメントスキームは、受信者の標準とアダマール基底のデコード機能にアクセスできるコミッタに対するバインディングの概念を満たすもので、等価だが衝突耐性のハッシュ関数の文脈で導入されたamos、georgiou、kiayias、zhandry(stoc 2020)の技術に基づいて構築されている。
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