論文の概要: Multi-party dynamic quantum homomorphic encryption scheme based on rotation operators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.06955v1
• Date: Sun, 11 May 2025 11:54:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-13 20:21:49.131874
• Title: Multi-party dynamic quantum homomorphic encryption scheme based on rotation operators
• Title（参考訳）: 回転演算子に基づくマルチパーティ動的量子同型暗号方式
• Authors: Zhen-Zhen Li, Ming-Kui Liu, Wen-Ling Yang, Bo Gao, Zi-Chen Li,
• Abstract要約: 量子ホモモルフィック暗号(quantum homomorphic encryption)は、量子場における古典的ホモモルフィック暗号の対応する技術である。 以前のスキームでは、サーバのボラティリティ問題に同時に対処できなかった。 本稿では,回転演算子に基づく新しい動的量子同型暗号方式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.390642243223237
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum homomorphic encryption is the corresponding technology of classical homomorphic encryption in the quantum field. Due to its ability to ensure the correctness of computation and the security of data, it is particularly suitable for delegated computation in quantum cloud networks. However, previous schemes were unable to simultaneously handle the volatility problem of servers dynamically and eliminate the error caused by homomorphic evaluation of T-gate non-interactively. Therefore, a novel multi-party dynamic quantum homomorphic encryption scheme based on rotation operators is proposed in this paper. Firstly, the proposed scheme uses the rotation operators to solve the phase gate error that occurs during the homomorphic evaluation of T-gate non-interactively. Secondly, the scheme can dynamically deal with instability of servers, such as adding a server or removing a server. Then, the trusted key center is introduced, which is responsible for key updating and circuit replacement, which lowers the requirements for quantum capabilities on the client. Finally, this scheme extends the single-client multi-server model to the multi-client multi-server model, making it more suitable for quantum distributed networks and enhancing its practicality. In addition, we theoretically prove the correctness and fully homomorphic property of the proposed scheme, and verify it through the simulation conducted on the IBM Quantum Experience. Security analysis and efficiency analysis further demonstrate that the proposed scheme is information-theoretically secure and possesses high qubit efficiency.
• Abstract（参考訳）: 量子ホモモルフィック暗号(quantum homomorphic encryption)は、量子場における古典的ホモモルフィック暗号の対応する技術である。 計算の正しさとデータのセキュリティを保証する能力のため、量子クラウドネットワークにおけるデリゲートされた計算に特に適している。 しかし,従来の手法ではサーバのボラティリティ問題を動的に同時に扱うことができず,Tゲートの準同型評価による誤差を非インタラクティブに除去することができた。 そこで本研究では,回転演算子に基づく新しい動的量子同型暗号方式を提案する。 まず,Tゲートの準同型評価中に発生する位相ゲート誤差を非干渉的に解くために,回転演算子を用いる。 第二に、このスキームはサーバの追加やサーバの削除といったサーバの不安定性に動的に対処できる。 次に、信頼性のあるキーセンタが導入され、キー更新と回路置換を担い、クライアント上の量子能力の要件を低くする。 最後に、このスキームは、単一クライアントマルチサーバモデルをマルチクライアントマルチサーバモデルに拡張し、量子分散ネットワークに適応し、実用性を向上させる。 さらに,提案手法の正しさと完全同型性を理論的に証明し,IBMの量子経験シミュレーションを用いて検証する。 セキュリティ解析と効率解析により,提案手法は情報理論的に安全であり,高い量子ビット効率を有することを示す。

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