論文の概要: Towards Universal Quantum Tamper Detection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.12986v1
• Date: Tue, 16 Sep 2025 11:49:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-17 17:50:53.06364
• Title: Towards Universal Quantum Tamper Detection
• Title（参考訳）: ユニバーサル量子タンパー検出に向けて
• Authors: Anne Broadbent, Upendra Kapshikar, Denis Rochette,
• Abstract要約: 任意の量子マップに対するタンパー検出を初めて行う。 本研究では,Har-random符号化方式が,任意の対向族に対して指数関数的に小さな音質誤差を実現することを示す。 この結果は、量子タンパー検出が古典的手法よりも厳格に強力であることを示す最初の証拠となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.064612766965483
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Tamper-resilient cryptography studies how to protect data against adversaries who can physically manipulate codewords before they are decoded. The notion of tamper detection codes formalizes this goal, requiring that any unauthorized modification be detected with high probability. Classical results, starting from Jafargholi and Wichs (TCC 2015), established the existence of such codes against very large families of tampering functions, subject to structural restrictions ruling out identity and constant maps. Recent works of Boddu and Kapshikar (Quantum, 7) and Bergamaschi (Eurocrypt 2024) have extended these ideas to quantum adversaries, but only consider unitary tampering families. In this work, we give the first general treatment of tamper detection against arbitrary quantum maps. We show that Haar-random encoding schemes achieve exponentially small soundness error against any adversarial family whose size, Kraus rank, and entanglement fidelity obey natural constraints, which are direct quantum analogues of restrictions in the classical setting. Our results unify and extend previous works. Beyond this, we demonstrate a fundamental separation between classical and quantum tamper detection. Classically, relaxed tamper detection which allows either rejection or recovery of the original message cannot protect even against the family of constant functions. This family is of size $2^n$. In contrast, we show that quantum encodings can handle this obstruction, and we conjecture and provide evidence that they may in fact provide relaxed tamper detection and non-malleable security against any family of quantum maps of size up to $2^{2^{\alpha n}}$ for any constant $\alpha <\frac{1}{2}$, leading to a conjecture on the existence of universal quantum tamper detection. Our results provide the first evidence that quantum tamper detection is strictly more powerful than its classical counterpart.
• Abstract（参考訳）: Tamper-Resilient暗号は、デコードされる前に物理的にコードワードを操作できる敵からデータを保護する方法を研究する。 改ざん検出符号の概念はこの目標を定式化し、いかなる不正な修正も高い確率で検出する必要がある。 Jafargholi と Wichs (TCC 2015) から始まる古典的な成果は、アイデンティティと定数マップを除外する構造的制約の下で、非常に大規模な改ざん関数のファミリーに対して、そのようなコードの存在を確立した。 Boddu と Kapshikar (Quantum, 7) と Bergamaschi (Eurocrypt 2024) の最近の研究は、これらのアイデアを量子敵に拡張しているが、ユニタリなタンパリング族のみを考慮する。 本研究では、任意の量子マップに対するタンパー検出の最初の一般的な処理について述べる。 本研究では,古典的な制約の直接的量子的類似である自然的制約に従えば,そのサイズ,クラウスランク,絡み合い等が従う任意の敵対族に対して,Haar-random符号化スキームが指数関数的に小さな音質誤差を達成できることを示す。 私たちの結果は以前の成果を統一し、拡張します。 さらに、古典的および量子的タンパー検出の根本的な分離を実証する。 古典的には、元のメッセージの拒絶またはリカバリを可能にする緩和されたタンパ検出は、一定の関数の族に対しても保護できない。 この家の大きさは2^n$である。 これとは対照的に、量子符号化がこの障害に対処できることを示し、我々はそれらが実際に、任意の定数$\alpha <\frac{1}{2}$に対して、サイズが2^{2^{\alpha n}}$までの任意の量子写像の族に対して緩和されたタンパー検出と非有理なセキュリティを提供するかもしれないという予想と証拠を提供し、普遍的な量子タンパー検出の存在を推測する。 この結果は、量子タンパー検出が古典的手法よりも厳格に強力であることを示す最初の証拠となる。

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