論文の概要: Cloning Games, Black Holes and Cryptography
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04730v1
- Date: Thu, 07 Nov 2024 14:09:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-08 19:38:55.655735
- Title: Cloning Games, Black Holes and Cryptography
- Title(参考訳): クローンゲーム、ブラックホール、暗号
- Authors: Alexander Poremba, Seyoon Ragavan, Vinod Vaikuntanathan,
- Abstract要約: 本稿では,Haarクローンゲームの概念と2つの応用について述べる。
ブラックホール物理学の分野では、ブラックホールの理想化されたモデルでは、入射する絡み合った量子ビットからの情報は内部または外部からのみ回収できることが明らかになっている。
量子暗号の分野では、擬似ランダムユニタリーの存在から、簡潔で拘束不能な暗号化スキームを構築するのに役立ちます。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 53.93687166730726
- License:
- Abstract: The no-cloning principle has played a foundational role in quantum information and cryptography. Following a long-standing tradition of studying quantum mechanical phenomena through the lens of interactive games, Broadbent and Lord (TQC 2020) formalized cloning games in order to quantitatively capture no-cloning in the context of unclonable encryption schemes. The conceptual contribution of this paper is the new, natural, notion of Haar cloning games together with two applications. In the area of black-hole physics, our game reveals that, in an idealized model of a black hole which features Haar random (or pseudorandom) scrambling dynamics, the information from infalling entangled qubits can only be recovered from either the interior or the exterior of the black hole -- but never from both places at the same time. In the area of quantum cryptography, our game helps us construct succinct unclonable encryption schemes from the existence of pseudorandom unitaries, thereby, for the first time, bridging the gap between "MicroCrypt" and unclonable cryptography. The technical contribution of this work is a tight analysis of Haar cloning games which requires us to overcome many long-standing barriers in our understanding of cloning games. Answering these questions provably requires us to go beyond existing methods (Tomamichel, Fehr, Kaniewski and Wehner, New Journal of Physics 2013). In particular, we show a new technique for analyzing cloning games with respect to binary phase states through the lens of binary subtypes, and combine it with novel bounds on the operator norms of block-wise tensor products of matrices.
- Abstract(参考訳): 閉じない原理は量子情報や暗号において基礎的な役割を果たしてきた。
対話型ゲームのレンズを通して量子力学現象を研究する長年の伝統に続き、Broadbent and Lord (TQC 2020) は、ブロック不可能な暗号化スキームの文脈でノークローニングを定量的に捉えるためにクローンゲームを形式化した。
この論文の概念的貢献は、2つの応用と共にハールクローンゲームの概念を新たに、自然なものにすることである。
ブラックホール物理学の分野では、ハールランダム(または擬似ランダム)のスクランブルダイナミクスを特徴とするブラックホールの理想的なモデルにおいて、入射した絡み合った量子ビットからの情報は、ブラックホールの内部または外部からのみ回復できるが、同時に両方の場所から回復することはできないことが明らかになっている。
量子暗号の分野では、擬似乱数ユニタリの存在から簡潔で制約不能な暗号スキームを構築するのに役立ち、"MicroCrypt"と"制約不能暗号のギャップを埋める。
この研究の技術的貢献は、クローンゲームを理解する上で長年の障壁を克服しなければならないハールクローンゲームの厳密な分析である。
これらの質問に答えるためには、既存の方法を超える必要がある(Tomamichel, Fehr, Kaniewski, Wehner, New Journal of Physics 2013)。
特に, 2次部分型のレンズを通して2次位相状態に関するクローンゲームを分析する新しい手法を示し,それを行列のブロックワイドテンソル積の作用素ノルムに基づく新しい境界値と組み合わせる。
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