論文の概要: Classical Obfuscation of Quantum Circuits via Publicly-Verifiable QFHE

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.08400v1
• Date: Thu, 09 Oct 2025 16:19:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-10 17:54:15.193554
• Title: Classical Obfuscation of Quantum Circuits via Publicly-Verifiable QFHE
• Title（参考訳）: 公開検証QFHEによる量子回路の古典的難読化
• Authors: James Bartusek, Aparna Gupte, Saachi Mutreja, Omri Shmueli,
• Abstract要約: 量子回路の古典的オブファスケータ(英: classical obfuscator)とは、量子回路の古典的記述を$Q$で出力するプログラムである。 我々は、すべての擬決定論的量子回路に対して古典的オブファスケータが存在することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.626421278252587
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: A classical obfuscator for quantum circuits is a classical program that, given the classical description of a quantum circuit $Q$, outputs the classical description of a functionally equivalent quantum circuit $\hat{Q}$ that hides as much as possible about $Q$. Previously, the only known feasibility result for classical obfuscation of quantum circuits (Bartusek and Malavolta, ITCS 2022) was limited to circuits that always reject. On the other hand, if the obfuscator is allowed to compile the quantum circuit $Q$ into a quantum state $|\hat{Q}\rangle$, there exist feasibility results for obfuscating all pseudo-deterministic quantum circuits (Bartusek, Kitagawa, Nishimaki and Yamakawa, STOC 2023, Bartusek, Brakerski and Vaikuntanathan, STOC 2024), and all unitaries (Huang and Tang, FOCS 2025). We show that (relative to a classical oracle) there exists a classical obfuscator for all pseudo-deterministic quantum circuits. We do this by giving the first construction of a compact quantum fully-homomorphic encryption (QFHE) scheme that supports public verification of (pseudo-deterministic) quantum evaluation, relative to a classical oracle. To construct our QFHE scheme, we improve on the approach of Bartusek, Kitagawa, Nishimaki and Yamakawa (STOC 2023), which required ciphertexts that are both quantum and non-compact due to the use of quantum coset states and their publicly-verifiable properties. We introduce new techniques for analyzing coset states that can be generated ''on the fly'', by proving new cryptographic properties of the one-shot signature scheme of Shmueli and Zhandry (CRYPTO 2025). Our techniques allow us to produce QFHE ciphertexts that are purely classical, compact, and publicly-verifiable. This also yields the first classical verification of quantum computation protocol for BQP that simultaneously satisfies blindness and public-verifiability.
• Abstract（参考訳）: 量子回路の古典的オブファスケーター(英: classical obfuscator for quantum circuits)とは、量子回路の古典的記述を$Q$とすると、機能的に等価な量子回路の古典的記述を$$Q$で可能な限り隠すという古典的プログラムである。 以前は、量子回路の古典的難読化(Bartusek と Malavolta, ITCS 2022)のための唯一の実現可能性の結果は、常に拒否される回路に限られていた。 一方、Obfuscator が量子回路 $Q$ を量子状態 $|\hat{Q}\rangle$ にコンパイルすると、すべての擬決定論的量子回路 (Bartusek, Kitagawa, Nishimaki and Yamakawa, STOC 2023, Bartusek, Brakerski and Vaikuntanathan, STOC 2024) と全てのユニタリ (Huang and Tang, FOCS 2025) を難読化する可能性が存在する。 我々は、すべての擬決定論的量子回路に対して古典的オブファスケータが存在することを示す。 我々は、古典的なオラクルに対する(擬似決定論的)量子評価の公的な検証を支援するコンパクトな量子完全同型暗号(QFHE)スキームを初めて構築することで、これを実現している。 提案手法を構築するため,バルタテック,北川,西牧,山川(STOC 2023)のアプローチを改善した。 我々は,ShmueliとZhandryのワンショット署名スキーム(CRYPTO 2025)の新しい暗号特性を証明し,'on the fly'を生成可能なコセット状態の解析手法を提案する。 我々の技術は、純粋に古典的でコンパクトで、公に検証可能なQFHE暗号文を作成できる。 また、BQPの量子計算プロトコルを初めて古典的に検証し、盲目性と公約性を同時に満たした。

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