論文の概要: Security evaluation of quantum distance-bounding protocols via semidefinite programming

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.13464v1
• Date: Wed, 15 Jul 2026 05:53:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-16 16:39:12.66373
• Title: Security evaluation of quantum distance-bounding protocols via semidefinite programming
• Title（参考訳）: 半有限計画法による量子距離有界プロトコルのセキュリティ評価
• Abstract要約: 量子距離バウンディングプロトコルでは、検証者が証明者が真と物理的に近接していることを確認する。 離散可変QDBに対して,ガウス攻撃モデルから推定された攻撃成功確率を報告する。 私たちが検証した離散可変プロトコル全体では、最高の1ラウンドDF攻撃はすべてのプロトコルで同じ確率(1/2$)で成功するが、MFは明確にプロトコルを分離する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.663956920055689
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum distance-bounding (QDB) protocols let a verifier check that a prover is both genuine and physically nearby. During a timed fast phase of quantum communication, the verifier measures round-trip times to obtain an upper bound on the prover's distance. For a uniform comparison, we isolate the fast phase and study one-round distance-fraud (DF) and mafia-fraud (MF) games. For discrete-variable QDB, we show that these games reduce to convex optimization problems and can therefore be solved exactly with semidefinite programming; each MF value comes with an explicit attack achieving it and a matching certificate that no attack does better. This contrasts with quantum position verification, where an attack is split between two separated parties, so its optimization is nonconvex and analyses rely on relaxations. In our MF game, the cooperating pair collapses to a single sequential strategy, which keeps the game convex and its exact value computable. Across the discrete-variable protocols we examine, the best one-round DF attack succeeds with the same probability ($1/2$) for every protocol, whereas MF clearly separates the protocols. For continuous-variable QDB, we report estimated attack success probabilities from a calibrated Gaussian attack model. The benchmark covers protocols whose fast phase itself authenticates the prover; designs that follow Brands and Chaum and instead bind the fast phase with a final authenticated message, like the earliest QDB proposal, fall outside it and are treated separately. Of the four protocols studied, two had no previously known one-round attack values, and we report the first ones; for the other two, we find MF attacks with higher success probability than previously reported. Overall, one-round MF resistance depends on whether an attacker can use information revealed early by the prover to answer a fresh challenge from the verifier.
• Abstract（参考訳）: QDB(Quantum distance-bounding)プロトコルでは、検証者が真と物理的に近接していることを確認する。 量子通信の時間的高速なフェーズでは、検証器はラウンドトリップ時間を測定し、証明者の距離の上限を得る。 均一な比較のために,高速位相を分離し,一周距離法(DF)とマフィア法(MF)のゲームについて検討する。 離散変数QDBの場合、これらのゲームは凸最適化問題に還元され、したがって半定値プログラミングで正確に解けることを示す。 これは量子位置検証とは対照的であり、攻撃が2つの分離されたパーティに分かれているため、その最適化は非凸であり、分析は緩和に依存する。 我々のMFゲームでは、協調するペアは単一の逐次戦略に崩壊し、ゲーム凸とその正確な値が計算可能である。 私たちが検証した離散可変プロトコル全体では、最高の1ラウンドDF攻撃は全てのプロトコルで同じ確率(1/2$)で成功するが、MFは明確にプロトコルを分離する。 連続可変QDBでは,キャリブレーションされたガウス攻撃モデルから攻撃成功確率を推定する。 ベンチマークでは、高速フェーズ自体が証明者を認証するプロトコルをカバーしている。BrandsとChaumに従って高速フェーズを最終認証メッセージでバインドする代わりに、初期のQDB提案のように、その外部に落ちて、別々に扱われる。 調査した4つのプロトコルのうち,2つは1ラウンド攻撃の既知値を持たず,第1ラウンド攻撃を報告した。 全体として、1ラウンドのMF抵抗は、攻撃者が証明者によって明らかにされた情報を使って、検証者から新しい挑戦に答えられるかどうかに依存する。

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