論文の概要: Quantum Fast Implementation of Functional Bootstrapping and Private Information Retrieval

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.20182v2
• Date: Tue, 29 Oct 2024 15:09:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-05 15:58:31.893802
• Title: Quantum Fast Implementation of Functional Bootstrapping and Private Information Retrieval
• Title（参考訳）: 機能ブートストラップの量子高速実装とプライベート情報検索
• Authors: Guangsheng Ma, Hongbo Li,
• Abstract要約: 単一の量子計算サーバを利用することで、プライバシ保存技術の効率性とセキュリティを大幅に向上させることができることを示す。 大規模平文の関数的ブートストラップのための効率的な量子アルゴリズムを提案する。 私たちの拡張は、劇的にスピードアップする可能性のある量子ベースの暗号ツールです。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6319731389952283
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical privacy-preserving computation techniques safeguard sensitive data in cloud computing, but often suffer from low computational efficiency. In this paper, we show that employing a single quantum server can significantly enhance both the efficiency and security of privacy-preserving computation. We propose an efficient quantum algorithm for functional bootstrapping of large-precision plaintexts, reducing the time complexity from exponential to polynomial in plaintext-size compared to classical algorithms. To support general functional bootstrapping, we design a fast quantum private information retrieval (PIR) protocol with logarithmic query time. The security relies on the learning with errors (LWE) problem with polynomial modulus, providing stronger security than classical ``exponentially fast'' PIR protocol based on ring-LWE with super-polynomial modulus. Technically, we extend a key classical homomorphic operation, known as blind rotation, to the quantum setting through encrypted conditional rotation. Underlying our extension are insights for the quantum extension of polynomial-based cryptographic tools that may gain dramatic speedups.
• Abstract（参考訳）: 古典的なプライバシ保存計算技術は、クラウドコンピューティングにおいて機密データを安全に保護するが、しばしば計算効率の低下に悩まされる。 本稿では、単一の量子サーバを利用することで、プライバシ保存計算の効率性とセキュリティを大幅に向上させることができることを示す。 大規模平文の関数的ブートストラップのための効率的な量子アルゴリズムを提案し,古典的アルゴリズムと比較して,指数関数から多項式への時間的複雑性を低減した。 一般的な機能的ブートストラップをサポートするために,対数的クエリ時間を持つ高速量子プライベート情報検索(PIR)プロトコルを設計する。 このセキュリティは多項式係数の誤り(LWE)の学習に依存しており、超多項式係数の環LWEに基づく古典的な ``exponentially fast'' の PIR プロトコルよりも強いセキュリティを提供する。 技術的には、ブラインドローテーションとして知られる鍵となる古典的準同型演算を、暗号化された条件回転によって量子設定に拡張する。 我々の拡張は、劇的に高速化されるかもしれない多項式ベースの暗号ツールの量子拡張の洞察である。

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