論文の概要: Efficient Quantum Fully Homomorphic Encryption

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.23490v1
• Date: Sun, 26 Apr 2026 01:48:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:12:07.390507
• Title: Efficient Quantum Fully Homomorphic Encryption
• Title（参考訳）: 量子完全同型暗号化の効率化
• Authors: Fengxia Liu, Zixian Gong, Kun Tian, Yi Zhang, Zhiming Zheng, Maozhi Xu,
• Abstract要約: 量子完全同型暗号(QFHE)は、セキュアなデリゲート量子計算を約束する。 本稿では,テキストの効率向上を実現する統一的なフレームワークを提案する。 このフレームワークはMAPからガーデンホースモデルによる効率的なガジェットへの直接マッピングを提供し、MBQCは同型評価のための決定論的制御フローを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.250303062295801
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum fully homomorphic encryption (QFHE) promises secure delegated quantum computation but has been impeded by the prohibitive quantum resource demands of existing constructions. This paper introduces a unified framework that achieves an \textbf{exponential improvement} in efficiency by synergistically integrating three theoretical tools: \textbf{modular arithmetic programs (MAP)}, the \textbf{garden-hose model}, and \textbf{measurement-based quantum computation (MBQC)}. Our central innovation is a novel MAP tailored to the algebraic structure of Learning-with-Errors (LWE) decryption. Unlike generic approaches that incur exponential overhead, our MAP computes the inner product $\langle \boldsymbol{sk}, \boldsymbol{c} \rangle \bmod q$ by tracking a partial sum modulo $q$, requiring only $O(\log q)$ bits of state width. This yields branching programs of width $O(\log λ)$ and length $O(λ\log λ)$, thereby reducing the size of the essential quantum gadget from $O(λ^{2.58})$ to $O(λ\log^2 λ)$ EPR pairs -- a concrete improvement factor of $2^{15}$ to $2^{18}$ for standard security parameters. Critically, we demonstrate that LWE decryption is not a \textbf{symmetric function}, necessitating our specialized MAP design beyond prior symmetric-function optimizations. The framework provides a direct mapping from the MAP to an efficient gadget via the garden-hose model, with MBQC furnishing the deterministic control flow for homomorphic evaluation. The resulting QFHE scheme supports \textbf{fully classical clients}, relies solely on the \textbf{classical LWE assumption} (avoiding circular security or quantum hardness assumptions), and maintains compactness. This work dramatically lowers the quantum resource barrier for practical QFHE, paving the way for realistic privacy-preserving quantum cloud computing.
• Abstract（参考訳）: 量子完全同型暗号(QFHE)は、セキュアなデリゲート量子計算を約束するが、既存の構成の禁止された量子リソース要求によって妨げられている。 本稿では,3つの理論ツールを相乗的に統合することにより,効率の向上を図る統一的なフレームワークを提案する。 我々の中心的な革新は、LWE(Learning-with-Errors)復号の代数構造に合わせた新しいMAPである。 指数的オーバーヘッドを発生させる一般的なアプローチとは異なり、MAPは内部積 $\langle \boldsymbol{sk}, \boldsymbol{c} \rangle \bmod q$ を、部分和 modulo $q$ を追跡して計算する。 これにより、幅$O(\log λ)$と長さ$O(λ\log λ)$の分岐プログラムが得られ、それによって必須量子ガジェットのサイズが$O(λ^{2.58})$から$O(λ\log^2 λ)$ EPRペアに縮小される。 批判的に、LWE復号化は \textbf{symmetric function} ではないことを証明し、従来の対称関数最適化以上の特殊なMAP設計を必要とする。 このフレームワークはMAPからガーデンホースモデルによる効率的なガジェットへの直接マッピングを提供し、MBQCは同型評価のための決定論的制御フローを提供する。 結果の QFHE スキームは \textbf{fully classical client} をサポートし、これは \textbf{classical LWE assumption} (円形のセキュリティや量子硬さの仮定を無視する) にのみ依存し、コンパクト性を維持する。 この作業により、実用的なQFHEの量子リソース障壁が劇的に低下し、現実的なプライバシ保護の量子クラウドコンピューティングへの道が開かれた。

関連論文リスト

• Beyond the Classical Ceiling: Multi-Layer Fully-Connected Variational Quantum Circuits [30.43537052717143]
  既存のソリューションはしばしば、古典的なニューラルネットワークを特徴圧縮に頼り、真の量子能力を無視することでこれを回避している。 トレーニング可能な古典エンコーダを使わずに,textbfend-to-end量子学習を実現するモジュールアーキテクチャである textbfMulti-Layer Fully-Connected VQC (FC-VQC) を提案する。 我々は、標準ベンチマークと高次元産業タスク、textbf300-asset Option Portfolio Pricingに対して、このアプローチを実証的に検証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-02-18T17:18:23Z)
• Dynamic Large Concept Models: Latent Reasoning in an Adaptive Semantic Space [56.37266873329401]
  大規模言語モデル (LLM) は、高度に一様でない情報密度を示す言語にもかかわらず、全てのトークンに一様計算を適用する。 我々は,潜在表現から意味境界を学習し,トークンから推論がより効率的である圧縮概念空間へ移行する階層型言語モデリングフレームワークである$textbfDynamic Large Concept Models (DLCM)$を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-12-31T04:19:33Z)
• Compact Circuits for Constrained Quantum Evolutions of Sparse Operators [0.0]
  我々は、コンパクトな量子回路を構築するための一般的な枠組みを導入し、ハミルトンのリアルタイム進化を$H = sigma P_B$という形で実現する。 我々はまた、量子コンピューティングで広く使われているトランスポジションゲートを構築し、文学における最もよく知られた構成よりも効率的にスケールする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-12T08:47:59Z)
• Distributed quantum algorithm for divergence estimation and beyond [12.925989807145301]
  本稿では,$rm Tr(f(A)g(B))$を付加誤差$varepsilon$内で計算する分散量子アルゴリズムフレームワークを提案する。 このフレームワークは、様々な分散量子コンピューティングタスクに適用可能である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-12T14:28:22Z)
• Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
  本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。 3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z)
• Quantum copy-protection of compute-and-compare programs in the quantum random oracle model [48.94443749859216]
  計算・比較プログラム(Computer-and-compare program)として知られる回避関数のクラスに対する量子コピー保護スキームを導入する。 我々は,量子乱数オラクルモデル(QROM)において,完全悪意のある敵に対する非自明なセキュリティを実現することを証明した。 補完的な結果として、「セキュアソフトウェアリース」という,ソフトウェア保護の概念の弱さが示される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-29T08:41:53Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。