論文の概要: Obfuscation of Arbitrary Quantum Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.08969v1
• Date: Tue, 13 Jan 2026 20:28:49 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-15 18:59:20.159092
• Title: Obfuscation of Arbitrary Quantum Circuits
• Title（参考訳）: 任意量子回路の難読化
• Authors: Miryam Mi-Ying Huang, Er-Cheng Tang,
• Abstract要約: 中心的な開問題は、任意の量子回路の難解化スキームが存在するかどうかである。 任意の量子回路に対する最初の量子イデアル難読化スキームを構築する。 我々の難解化スキームは量子的にアクセス可能な擬似ランダムオラクルモデルでも実現できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5371337604556311
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Program obfuscation aims to conceal a program's internal structure while preserving its functionality. A central open problem is whether an obfuscation scheme for arbitrary quantum circuits exists. Despite several efforts having been made toward this goal, prior works have succeeded only in obfuscating quantum circuits that implement either pseudo-deterministic functions or unitary transformations. Although unitary transformations already include a broad class of quantum computation, many important quantum tasks, such as state preparation and quantum error-correction, go beyond unitaries and fall within general completely positive trace-preserving maps. In this work, we construct the first quantum ideal obfuscation scheme for arbitrary quantum circuits that support quantum inputs and outputs in the classical oracle model assuming post-quantum one-way functions, thereby resolving an open problem posed in Bartusek et al. (STOC 2023), Bartusek, Brakerski, and Vaikuntanathan (STOC 2024), and Huang and Tang (FOCS 2025). At the core of our construction lies a novel primitive that we introduce, called the subspace-preserving strong pseudorandom unitary (spsPRU). An spsPRU is a family of efficient unitaries that fix every vector in a given linear subspace $S$, while acting as a Haar random unitary on the orthogonal complement $S^\perp$ under both forward and inverse oracle queries. Furthermore, by instantiating the classical oracle model with the ideal obfuscation scheme for classical circuits proposed by Jain et al. (CRYPTO 2023) and later enhanced by Bartusek et al. (arxiv:2510.05316), our obfuscation scheme can also be realized in the quantumly accessible pseudorandom oracle model.
• Abstract（参考訳）: プログラム難読化は、機能を保持しながらプログラムの内部構造を隠すことを目的としている。 中心的な開問題は、任意の量子回路の難解化スキームが存在するかどうかである。 この目標に向けていくつかの努力がなされているが、先行研究は擬似決定関数やユニタリ変換を実装する量子回路の難読化にのみ成功した。 ユニタリ変換は量子計算の幅広いクラスを含むが、状態準備や量子エラー補正といった多くの重要な量子タスクはユニタリを超え、一般に正の正のトレース保存マップに収まる。 本研究では、量子入力と量子片方向関数を仮定する古典オラクルモデルにおける出力をサポートする任意の量子回路に対する最初の量子イデアル難解化スキームを構築し、これによりBartusek et al (STOC 2023)、Bartusek, Brakerski, Vaikuntanathan (STOC 2024)、Huang and Tang (FOCS 2025) で生じる開問題を解決する。 私たちの構築の中心には、サブスペース保存の強い擬似ランダムユニタリ(spsPRU)と呼ばれる新しいプリミティブがあります。 spsPRU は、与えられた線型部分空間 $S$ 内のすべてのベクトルを固定する効率的なユニタリの族であり、直交補数 $S^\perp$ 上のハールランダムユニタリとして、前方および逆オラクルクエリの両方で作用する。 さらに、Jain et al (CRYPTO 2023) によって提案された古典回路の理想的な難読化スキームを用いて古典オラクルモデルをインスタンス化し、Bartusek et al (arxiv:2510.05316) によって拡張することにより、量子的にアクセス可能な擬似ランダムオラクルモデルでも我々の難読化スキームを実現することができる。

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