論文の概要: Enhanced Rényi Entropy-Based Post-Quantum Key Agreement with Provable Security and Information-Theoretic Guarantees

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.00104v1
• Date: Thu, 28 Aug 2025 00:42:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.084023
• Title: Enhanced Rényi Entropy-Based Post-Quantum Key Agreement with Provable Security and Information-Theoretic Guarantees
• Title（参考訳）: Rényi Entropy-based Post-Quantum Key Agreement with Provable Security and Information-theoretic Guarantees
• Authors: Ruopengyu Xu, Chenglian Liu,
• Abstract要約: 本稿では,R'enyiエントロピーに基づく量子後鍵合意プロトコルを提案する。 我々は,量子敵に対する証明可能なセキュリティを実現するために,エントロピー保存操作と秘密共有検証を活用する理論的枠組みを開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: This paper presents an enhanced post-quantum key agreement protocol based on R\'{e}nyi entropy, addressing vulnerabilities in the original construction while preserving information-theoretic security properties. We develop a theoretical framework leveraging entropy-preserving operations and secret-shared verification to achieve provable security against quantum adversaries. Through entropy amplification techniques and quantum-resistant commitments, the protocol establishes $2^{128}$ quantum security guarantees under the quantum random oracle model. Key innovations include a confidentiality-preserving verification mechanism using distributed polynomial commitments, tightened min-entropy bounds with guaranteed non-negativity, and composable security proofs in the quantum universal composability framework. Unlike computational approaches, our method provides information-theoretic security without hardness assumptions while maintaining polynomial complexity. Theoretical analysis demonstrates resilience against known quantum attack vectors, including Grover-accelerated brute force and quantum memory attacks. The protocol achieves parameterization for 128-bit quantum security with efficient $\mathcal{O}(n^2)$ communication complexity. Extensions to secure multiparty computation and quantum network applications are established, providing a foundation for long-term cryptographic security. All security claims are derived from mathematical proofs; this theoretical work presents no experimental validation.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,R\'{e}nyiエントロピーに基づく量子後鍵契約プロトコルの強化について述べる。 我々は,量子敵に対する証明可能なセキュリティを実現するために,エントロピー保存操作と秘密共有検証を活用する理論的枠組みを開発する。 エントロピー増幅技術と量子抵抗コミットメントを通じて、このプロトコルは量子ランダムオラクルモデルの下で量子セキュリティを保証する$2^{128}を定めている。 鍵となる革新は、分散多項式のコミットメントを用いた秘密保持検証機構、保証された非負性性を持つ強化された最小エントロピー境界、量子普遍可観測フレームワークにおける構成可能なセキュリティ証明などである。 計算手法とは異なり、この手法は多項式複雑性を維持しながら硬さを仮定することなく情報理論のセキュリティを提供する。 理論解析は、グロバー加速ブルート力や量子メモリ攻撃を含む既知の量子攻撃ベクトルに対するレジリエンスを示す。 このプロトコルは、効率的な$\mathcal{O}(n^2)$通信複雑性を持つ128ビット量子セキュリティのパラメータ化を実現する。 セキュアなマルチパーティ計算と量子ネットワークアプリケーションのための拡張が確立され、長期暗号セキュリティの基礎となる。 すべてのセキュリティクレームは数学的証明から導かれるものであり、この理論的な研究は実験的な検証を示さない。

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