論文の概要: Pseudorandom quantum authentication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.00951v1
• Date: Wed, 01 Jan 2025 20:46:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-05 17:14:41.014407
• Title: Pseudorandom quantum authentication
• Title（参考訳）: 擬似量子認証
• Authors: Tobias Haug, Nikhil Bansal, Wai-Keong Mok, Dax Enshan Koh, Kishor Bharti,
• Abstract要約: 擬似ランダム量子認証方式(PQAS)を導入する。 擬似ランダムユニタリ(PRU)の存在のみに依存する量子状態の効率的な方法である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8204952610951527
• License:
• Abstract: We introduce the pseudorandom quantum authentication scheme (PQAS), an efficient method for encrypting quantum states that relies solely on the existence of pseudorandom unitaries (PRUs). The scheme guarantees that for any eavesdropper with quantum polynomial-time (QPT) computational power, the encrypted states are indistinguishable from the maximally mixed state. Furthermore, the receiver can verify that the state has not been tampered with and recover the original state with asymptotically unit fidelity. Our scheme is cost-effective, requiring only polylogarithmic circuit depth and a single shared key to encrypt a polynomial number of states. Notably, the PQAS can potentially exist even without quantum-secure one-way functions, requiring fundamentally weaker computational assumptions than semantic classical cryptography. Additionally, PQAS is secure against attacks that plague protocols based on QPT indistinguishability from Haar random states, such as chosen-plaintext attacks (CPAs) and attacks that reveal meta-information such as quantum resources. We relate the amount of meta-information that is leaked to quantum pseudoresources, giving the concept a practical meaning. As an application, we construct important cryptographic primitives, such as verifiable pseudorandom density matrices (VPRDMs), which are QPT-indistinguishable from random mixed states while being efficiently verifiable via a secret key, as well as verifiable noise-robust EFI pairs and one-way state generators (OWSGs). Our results establish a new paradigm of quantum information processing with weaker computational assumptions.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、擬似乱数ユニタリ(PRU)の存在にのみ依存する量子状態の効率的な暗号化方法である擬似乱数量子認証方式(PQAS)を紹介する。 このスキームは、量子多項式時間(QPT)計算パワーを持つ任意の盗聴者に対して、暗号化された状態が最大混合状態と区別できないことを保証している。 さらに、受信機は、状態が改ざんされていないことを確認でき、漸近単位忠実度で元の状態を回復することができる。 この方式は費用対効果が高く、多項式数の状態を暗号化するためには、多対数回路深度と1つの共有鍵しか必要としない。 特に、PQASは量子セキュアな片方向関数がなくても存在し、セマンティックな古典暗号よりも根本的に弱い計算仮定を必要とする可能性がある。 さらに、PQASは、選択平文攻撃(CPA)や量子リソースなどのメタ情報を明らかにする攻撃など、ハールランダム状態からのQPT不特定性に基づくプロトコルを悩ませる攻撃に対して安全である。 我々は、量子擬似リソースにリークされるメタ情報量について関連付け、その概念を実践的な意味にしている。 応用として、秘密鍵を介して効率よく検証可能でありながら、ランダムな混合状態からQPTを区別可能な疑似ランダム密度行列(VPRDM)や、検証可能なノイズロスEFI対と一方通行状態発生器(OWSG)などの重要な暗号プリミティブを構築する。 その結果,より弱い計算仮定による量子情報処理のパラダイムが確立された。

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