論文の概要: Implementing Semiclassical Szegedy Walks in Classical-Quantum Circuits for Homomorphic Encryption

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.01966v1
• Date: Mon, 02 Dec 2024 20:50:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-04 15:43:49.350583
• Title: Implementing Semiclassical Szegedy Walks in Classical-Quantum Circuits for Homomorphic Encryption
• Title（参考訳）: 正則暗号化のための古典量子回路における半古典的セゲディウォークの実装
• Authors: Sergio A. Ortega, Pablo Fernández, Miguel A. Martin-Delgado,
• Abstract要約: 量子ホモモルフィック暗号化(QHE)は、基礎となる情報を明らかにすることなく、量子データのセキュアな計算を容易にする新興技術である。 我々は、古典量子回路を通してQHEスキームを解釈し、効率を向上し、鍵計算に関連する以前の制限に対処する。 提案手法は,シミュレーション中に鍵をリアルタイムに計算することで指数的鍵準備の必要性を排除し,古典的に制御されたゲートの線形複雑化につながる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: As cloud services continue to expand, the security of private data stored and processed in these environments has become paramount. This work delves into quantum homomorphic encryption (QHE), an emerging technology that facilitates secure computation on encrypted quantum data without revealing the underlying information. We reinterpret QHE schemes through classical-quantum circuits, enhancing efficiency and addressing previous limitations related to key computations. Our approach eliminates the need for exponential key preparation by calculating keys in real-time during simulation, leading to a linear complexity in classically controlled gates. We also investigate the $T/T^{\dagger}$-gate complexity associated with various quantum walks, particularly Szegedy quantum and semiclassical algorithms, demonstrating efficient homomorphic implementations across different graph structures. Our simulations, conducted in Qiskit, validate the effectiveness of QHE for both standard and semiclassical walks. The rules for the homomorphic evaluation of the reset and intermediate measurement operations have also been included to perform the QHE of semiclassical walks. Additionally, we introduce the CQC-QHE library, a comprehensive tool that simplifies the construction and simulation of classical-quantum circuits tailored for quantum homomorphic encryption. Future work will focus on optimizing classical functions within this framework and exploring broader graph types to enhance QHE applications in practical scenarios.
• Abstract（参考訳）: クラウドサービスが拡大を続けるにつれ、これらの環境に格納され、処理されるプライベートデータのセキュリティが最重要になっている。 この研究は、暗号化された量子データに対するセキュアな計算を容易にする新しい技術である量子ホモモルフィック暗号化(QHE)に根ざしている。 我々は、古典量子回路を通してQHEスキームを解釈し、効率を向上し、鍵計算に関連する以前の制限に対処する。 提案手法は,シミュレーション中に鍵をリアルタイムに計算することで指数的鍵準備の必要性を排除し,古典的に制御されたゲートの線形複雑化につながる。 また、様々な量子ウォーク、特にSzegedy量子および半古典的アルゴリズムに関連する$T/T^{\dagger}$-gateの複雑さを調べ、異なるグラフ構造をまたいだ効率的な準同型実装を実証する。 QHEの有効性を,Qiskitで行ったシミュレーションで検証した。 リセットと中間測定の準同型評価のルールも半古典的ウォークのQHEを実行するために含まれている。 さらに,量子同相暗号に適した古典量子回路の構成とシミュレーションを簡略化する包括的ツールであるCQC-QHEライブラリを導入する。 将来的には、このフレームワーク内での古典関数の最適化と、実践シナリオにおけるQHEアプリケーションを強化するためのより広範なグラフタイプの検討に注力する予定である。

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