論文の概要: Public-Key Encryption with Quantum Keys

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.07698v2
• Date: Tue, 20 Jun 2023 07:15:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-22 01:05:04.286477
• Title: Public-Key Encryption with Quantum Keys
• Title（参考訳）: 量子鍵を用いた公開鍵暗号
• Authors: Khashayar Barooti, Alex B. Grilo, Lo\"is Huguenin-Dumittan, Giulio Malavolta, Or Sattath, Quoc-Huy Vu, Michael Walter
• Abstract要約: 鍵が量子状態であることが許される量子公開鍵暗号(qPKE)の概念について検討する。 量子公開鍵暗号を構築するには計算仮定が必要であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.069434965621683
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In the framework of Impagliazzo's five worlds, a distinction is often made between two worlds, one where public-key encryption exists (Cryptomania), and one in which only one-way functions exist (MiniCrypt). However, the boundaries between these worlds can change when quantum information is taken into account. Recent work has shown that quantum variants of oblivious transfer and multi-party computation, both primitives that are classically in Cryptomania, can be constructed from one-way functions, placing them in the realm of quantum MiniCrypt (the so-called MiniQCrypt). This naturally raises the following question: Is it possible to construct a quantum variant of public-key encryption, which is at the heart of Cryptomania, from one-way functions or potentially weaker assumptions? In this work, we initiate the formal study of the notion of quantum public-key encryption (qPKE), i.e., public-key encryption where keys are allowed to be quantum states. We propose new definitions of security and several constructions of qPKE based on the existence of one-way functions (OWF), or even weaker assumptions, such as pseudorandom function-like states (PRFS) and pseudorandom function-like states with proof of destruction (PRFSPD). Finally, to give a tight characterization of this primitive, we show that computational assumptions are necessary to build quantum public-key encryption. That is, we give a self-contained proof that no quantum public-key encryption scheme can provide information-theoretic security.
• Abstract（参考訳）: インパグリアッツォの5つの世界の枠組みでは、公開鍵暗号が存在する世界(クリプトマニア)と一方的な機能しか存在しない世界(MiniCrypt)の2つの世界が区別されることが多い。 しかし、これらの世界の境界は、量子情報が考慮されるときに変化しうる。 近年の研究では、古典的にはクリプトマニアのプリミティブである暗黙の転送とマルチパーティ計算の量子変種が一方の関数から構築され、量子ミニクリプト(いわゆるミニQクリプト)の領域に置かれることが示されている。 これは当然、次のような疑問を提起する: 一方通行の関数や潜在的に弱い仮定から、暗号の核となる公開鍵暗号の量子変種を構築することは可能か? 本研究では,量子公開鍵暗号(qpke)の概念,すなわち鍵が量子状態になることを許される公開鍵暗号の形式研究を開始する。 本稿では,一方向関数 (OWF) の存在,あるいは擬似乱数関数様状態 (PRFS) や擬似乱数関数様状態 (PRFSPD) のようなより弱い仮定に基づいて,新しいセキュリティ定義とqPKEの構成を提案する。 最後に,このプリミティブを厳密に評価するために,量子公開鍵暗号を構築するためには計算上の仮定が必要であることを示す。 すなわち、量子公開鍵暗号が情報理論のセキュリティを提供することができないという自己完結した証明を与える。

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