論文の概要: Scalable and (quantum-accessible) adaptive pseudorandom quantum states and pseudorandom function-like quantum state generators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22535v1
• Date: Wed, 30 Jul 2025 10:02:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.133646
• Title: Scalable and (quantum-accessible) adaptive pseudorandom quantum states and pseudorandom function-like quantum state generators
• Title（参考訳）: スケーラブルで(量子アクセス可能な)適応擬似ランダム量子状態と擬似ランダム関数様量子状態発生器
• Authors: Rishabh Batra, Zhili Chen, Rahul Jain, YaoNan Zhang,
• Abstract要約: Pseudorandom quantum state (PRS) と pseudorandom function-like quantum state (PRFS) は擬似乱数生成器と擬似乱数関数の量子類似体である。 本研究では,環境との絡み合いや相関を生じさせないスケーラブルPSSの新しい手法を提案する。 これにより、量子セキュアな片方向関数を仮定するスケーラブルで(量子アクセス可能な)適応PRFSに対する最初の構成が自然に提供される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.173149714375322
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Pseudorandom quantum states (PRS) and pseudorandom function-like quantum state (PRFS) generators are quantum analogues of pseudorandom generators and pseudorandom functions. It is known that PRS (and PRFS) can exist even if BQP = QMA (relative to a quantum oracle) or if P = NP (relative to a classical oracle), which does not allow for the existence of one-way functions (relative to these oracles). Hence, these are potentially weaker objects than quantum-secure one-way functions, which can be used to do quantum cryptography. A desirable property of PRS and PRFS constructions is scalability, which ensures that the security parameter $\lambda$ (which determines indistinguishability from their Haar-random counterparts) is much larger than $n$ (the number of qubits of the output states). This may be important in some applications where PRS and PRFS primitives are used. We present an isometric procedure to prepare quantum states that can be arbitrarily random (i.e., the trace distance from the Haar-random state can be arbitrarily small for the true random case, or the distinguishing advantage can be arbitrarily small for the pseudorandom case). Our procedure provides a new method for scalable PRS that introduces no entanglement or correlations with the environment. This naturally gives the first construction for scalable and (quantum-accessible) adaptive PRFS assuming quantum-secure one-way functions. Our PRFS construction implies various primitives, including long-input PRFS, short-input PRFS, short-output PRFS, non-adaptive PRFS, and classical-accessible adaptive PRFS. This new construction may be helpful in some simplification of the microcrypt zoo.
• Abstract（参考訳）: Pseudorandom quantum state (PRS) と pseudorandom function-like quantum state (PRFS) は擬似乱数生成器と擬似乱数関数の量子類似体である。 PRS (およびPRFS) は、BQP = QMA (量子オラクル) や P = NP (古典オラクル) が一方向函数の存在を許さない場合(これらのオラクルに関して)も存在することができることが知られている。 したがって、これらは量子暗号に使用できる量子セキュアな片道関数よりも弱い可能性がある。 PRS と PRFS の構造の望ましい特性はスケーラビリティであり、セキュリティパラメータ $\lambda$ (Haar-random との区別不可能性を決定する) が$n$ (出力状態の量子ビット数) よりもはるかに大きいことを保証する。 PRSとPRFSプリミティブが使用されるいくつかのアプリケーションでは、これは重要である。 我々は、任意にランダムな量子状態(すなわち、ハールランダム状態からのトレース距離が真のランダムな場合では任意に小さいか、擬ランダムな場合では区別の利点が任意に小さいか)を作成する等長的な手順を提案する。 本手法は,環境との絡み合いや相関を生じさせない拡張性PSSの新しい手法を提供する。 これにより、量子セキュアな片方向関数を仮定するスケーラブルで(量子アクセス可能な)適応PRFSに対する最初の構成が自然に提供される。 我々のPRFS構成は、長入力PRFS、短出力PRFS、短出力PRFS、非適応PRFS、古典アクセス可能な適応PRFSなど、様々なプリミティブを暗示している。 この新たな構造は、マイクロ暗号化動物園の単純化に役立つかもしれない。

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