論文の概要: How (not) to Build Quantum PKE in Minicrypt
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.20295v1
- Date: Thu, 30 May 2024 17:44:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-31 13:09:46.936723
- Title: How (not) to Build Quantum PKE in Minicrypt
- Title(参考訳): ミニ暗号化で量子PKEを構築するには
- Authors: Longcheng Li, Qian Li, Xingjian Li, Qipeng Liu,
- Abstract要約: 量子ランダムオラクルモデル(QROM)における完全QPKEの可能性を再検討する。
我々の研究は、Impagliazzo と Rudich の結果の完全かつ非条件量子化に向けて大きな一歩を踏み出した。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 5.885896375772235
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The seminal work by Impagliazzo and Rudich (STOC'89) demonstrated the impossibility of constructing classical public key encryption (PKE) from one-way functions (OWF) in a black-box manner. However, the question remains: can quantum PKE (QPKE) be constructed from quantumly secure OWF? A recent line of work has shown that it is indeed possible to build QPKE from OWF, but with one caveat -- they rely on quantum public keys, which cannot be authenticated and reused. In this work, we re-examine the possibility of perfect complete QPKE in the quantum random oracle model (QROM), where OWF exists. Our first main result: QPKE with classical public keys, secret keys and ciphertext, does not exist in the QROM, if the key generation only makes classical queries. Therefore, a necessary condition for constructing such QPKE from OWF is to have the key generation classically ``un-simulatable''. Previous discussions (Austrin et al. CRYPTO'22) on the impossibility of QPKE from OWF rely on a seemingly strong conjecture. Our work makes a significant step towards a complete and unconditional quantization of Impagliazzo and Rudich's results. Our second main result extends to QPKE with quantum public keys. The second main result: QPKE with quantum public keys, classical secret keys and ciphertext, does not exist in the QROM, if the key generation only makes classical queries and the quantum public key is either pure or ``efficiently clonable''. The result is tight due to all existing QPKEs constructions. Our result further gives evidence on why existing QPKEs lose reusability. To achieve these results, we use a novel argument based on conditional mutual information and quantum Markov chain by Fawzi and Renner (Communications in Mathematical Physics). We believe the techniques used in the work will find other usefulness in separations in quantum cryptography/complexity.
- Abstract(参考訳): Impagliazzo と Rudich (STOC'89) によるセミナーは、ブラックボックス方式でワンウェイ関数 (OWF) から古典的な公開鍵暗号 (PKE) を構築することができないことを示した。
しかし、疑問は残る:量子PKE(QPKE)は量子的に安全なOWFから構築できるか?
最近の研究は、OWFからQPKEを構築することは実際に可能であることを示しているが、注意すべき点は、認証や再利用ができない量子公開鍵に依存していることだ。
本研究では,OWFが存在する量子乱数オラクルモデル(QROM)における完全完全QPKEの可能性を再検討する。
最初の主要な結果:古典的な公開鍵、秘密鍵、暗号文を持つQPKEは、鍵生成が古典的なクエリのみを生成する場合、QROMには存在しない。
したがって、そのようなQPKEをOWFから構築するために必要な条件は、古典的には ``un-simulatable'' である。
以前の議論 (Austrin et al CRYPTO'22) では、OWF からの QPKE の不可能性は、一見強い予想に依存している。
我々の研究は、Impagliazzo と Rudich の結果の完全かつ非条件量子化に向けて大きな一歩を踏み出した。
第2の結果は量子公開鍵を用いたQPKEに拡張されます。
第二の主な結果:量子公開鍵、古典秘密鍵、暗号文を持つQPKEは、鍵生成が古典的なクエリしか生成せず、量子公開鍵が純粋または「効率よく閉じられる」ものである場合、QROMには存在しない。
既存のQPKEの建設がすべて完了しているため、結果は厳格である。
以上の結果から,既存のQPKEが再利用性を失う理由が示唆された。
これらの結果を得るために、Fawzi と Renner による条件付き相互情報と量子マルコフ連鎖に基づく新しい議論を用いる。
この研究で使用される技術は、量子暗号/複雑さの分離において他の有用性を見出すだろうと信じている。
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