論文の概要: Cloning Games, Black Holes and Cryptography
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04730v3
- Date: Thu, 11 Sep 2025 21:28:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-15 14:04:02.868567
- 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: クローンゲーム解析のための新しいツールキットを提案する。
このフレームワークにより、バイナリフェーズ状態に基づいて新しいクローンゲームを分析することができる。
連成位相の変分最適境界は、ブラックホールの理想化されたモデルで衝突する情報について定量的な洞察を与えることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 50.022147589030304
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this work, we introduce a new toolkit for analyzing cloning games, a notion that captures stronger and more quantitative versions of the celebrated quantum no-cloning theorem. This framework allows us to analyze a new cloning game based on binary phase states. Our results provide evidence that these games may be able to overcome important limitations of previous candidates based on BB84 states and subspace coset states: in a model where the adversaries are restricted to making a single oracle query, we show that the binary phase variant is $t$-copy secure when $t=o(n/\log n)$. Moreover, for constant $t$, we obtain the first optimal bounds of $O(2^{-n})$, asymptotically matching the value attained by a trivial adversarial strategy. We also show a worst-case to average-case reduction which allows us to show the same quantitative results for the new and natural notion of Haar cloning games. Our analytic toolkit, which we believe will find further applications, is based on binary subtypes and uses novel bounds on the operator norms of block-wise tensor products of matrices. To illustrate the effectiveness of these new techniques, we present two applications: first, in black-hole physics, where our asymptotically optimal bound offers quantitative insights into information scrambling in idealized models of black holes; and second, in unclonable cryptography, where we (a) construct succinct unclonable encryption schemes from the existence of pseudorandom unitaries, and (b) propose and provide evidence for the security of multi-copy unclonable encryption schemes.
- Abstract(参考訳): 本研究では, 有名な量子非閉化定理のより強固で定量的なバージョンを捉える概念である, クローンゲーム解析のための新しいツールキットを提案する。
このフレームワークにより、バイナリフェーズ状態に基づいて新しいクローンゲームを分析することができる。
BB84状態と部分空間のコセット状態に基づいて,これらのゲームが先行候補の重要な制限を克服できることを示す証拠を提供する。
さらに、定数$t$の場合、O(2^{-n})$の最初の最適境界は、自明な逆戦略によって得られる値に漸近的に一致する。
また,Haarクローンゲームの概念の新たな自然な概念に対して,同じ定量的な結果を示すことができるような,平均ケース削減に対する最悪のケースを示す。
我々の解析ツールキットは、さらなる応用を見出すと信じており、二進部分型をベースとし、行列のブロックワイドテンソル積の作用素ノルムに新しい境界を用いる。
これらの新しい手法の有効性を説明するために、我々は2つの応用を提示する: まず、ブラックホール物理学において、私たちの漸近的に最適な境界は、ブラックホールの理想化されたモデルでスパーリングされる情報に関する定量的洞察を提供する。
(a)擬似ランダム・ユニタリーの存在から簡潔な暗号化方式を構築する、及び
(b)マルチコピー不能暗号方式のセキュリティに関する証拠を提示する。
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