論文の概要: Quantum State Obfuscation from Classical Oracles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.10200v1
- Date: Thu, 18 Jan 2024 18:42:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-19 15:38:07.365443
- Title: Quantum State Obfuscation from Classical Oracles
- Title（参考訳）: 古典的なオラクルからの量子状態難読化
- Authors: James Bartusek, Zvika Brakerski, Vinod Vaikuntanathan
- Abstract要約: 量子暗号における主要な未解決の問題は、任意の量子計算を難読化できるかどうかである。
我々は、量子状態オブファスケータを構築するために使用する新しいテクニックの配列を開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.878095837031292
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: A major unresolved question in quantum cryptography is whether it is possible
to obfuscate arbitrary quantum computation. Indeed, there is much yet to
understand about the feasibility of quantum obfuscation even in the classical
oracle model, where one is given for free the ability to obfuscate any
classical circuit.
In this work, we develop a new array of techniques that we use to construct a
quantum state obfuscator, a powerful notion formalized recently by Coladangelo
and Gunn (arXiv:2311.07794) in their pursuit of better software copy-protection
schemes. Quantum state obfuscation refers to the task of compiling a quantum
program, consisting of a quantum circuit $C$ with a classical description and
an auxiliary quantum state $\ket{\psi}$, into a functionally-equivalent
obfuscated quantum program that hides as much as possible about $C$ and
$\ket{\psi}$. We prove the security of our obfuscator when applied to any
pseudo-deterministic quantum program, i.e. one that computes a (nearly)
deterministic classical input / classical output functionality. Our security
proof is with respect to an efficient classical oracle, which may be
heuristically instantiated using quantum-secure indistinguishability
obfuscation for classical circuits.
Our result improves upon the recent work of Bartusek, Kitagawa, Nishimaki and
Yamakawa (STOC 2023) who also showed how to obfuscate pseudo-deterministic
quantum circuits in the classical oracle model, but only ones with a completely
classical description. Furthermore, our result answers a question of
Coladangelo and Gunn, who provide a construction of quantum state
indistinguishability obfuscation with respect to a quantum oracle. Indeed, our
quantum state obfuscator together with Coladangelo-Gunn gives the first
candidate realization of a ``best-possible'' copy-protection scheme for all
polynomial-time functionalities.
- Abstract（参考訳）: 量子暗号における主要な未解決問題は、任意の量子計算を省略できるかどうかである。
実際、古典的なオラクルモデルでさえ量子難読化の可能性については理解されていないが、古典的な回路を難読化する能力は自由に与えられる。
本研究は,Coladangelo と Gunn (arXiv:2311.07794) によって最近定式化された強力な概念である量子状態オブファスケータを構築するために,我々は新しい手法を開発した。
量子状態難読化(quantum state obfuscation)とは、古典的な記述を持つ量子回路$C$と補助量子状態$\ket{\psi}$からなる量子プログラムを、可能な限り$C$と$\ket{\psi}$を隠蔽する機能的に等価な難読化量子プログラムにコンパイルするタスクである。
我々は、任意の疑似決定論的量子プログラム、すなわち(ほぼ)決定論的古典的入力/古典的出力関数を計算するとき、オブフューシエータの安全性を証明する。
我々のセキュリティ証明は、古典回路の量子セキュアな識別不能な難読化を用いてヒューリスティックにインスタンス化される、効率的な古典オラクルに関するものである。
この結果は,古典的オラクルモデルにおける擬似決定論的量子回路の難解化を実証したBartusek, Kitagawa, Nishimaki, Yamakawa (STOC 2023) の最近の研究によって改善されている。
さらに,量子神託に関して量子状態の区別不能な難読化の構成を提供するcolladangeloとgunnの質問にも回答した。
実際、我々の量子状態観測器はcolladangelo-gunnとともに、すべての多項式時間機能に対する ``best-possible'' コピー保護スキームの最初の候補となる。
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