論文の概要: Function-like pseudorandom unitaries generate pseudorandom quantum processes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.01038v1
- Date: Thu, 01 Oct 2026 04:25:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-03 01:19:23.893927
- Title: Function-like pseudorandom unitaries generate pseudorandom quantum processes
- Title（参考訳）: 関数様擬似乱数ユニタリは擬似乱数量子過程を生成する
- Abstract要約: 擬似乱数関数型ユニタリ(PRFU)を導入し、単一のショートキーのみを用いて、公開ラベルによってインデックス付けされた家族を生成する。
古典的なラベルに対しては、後量子擬似乱数関数と擬似乱数ユニタリを総称的に構成する。
コヒーレントなラベルに対しては、インデックス付きパス記録フレームワークを使用して、ラベル間の干渉を分析し、量子セキュア関数と置換プリミティブに基づく構築の安全性を証明する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3491989822786618
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Haar-random unitaries provide a canonical model of generic random quantum evolution, but they typically have exponential description and circuit complexity. Although pseudorandom unitaries efficiently emulate a single Haar-random unitary, many tasks require an entire reusable family of independently random-looking operations. We introduce pseudorandom function-like unitaries (PRFU), which generate such a family indexed by public labels using only a single short key. We distinguish classical- and coherent-label access and establish security under adaptive quantum queries. For classical labels, we provide a generic construction from a post-quantum pseudorandom function and a pseudorandom unitary. For coherent labels, we use an indexed path-recording framework to analyze interference across labels and prove security of a construction based on quantum-secure function and permutation primitives. We further show that PRFUs generate pseudorandom channels and quantum combs with private memory, which are secure against adaptive interventions and concurrent sessions. Combining PRFUs with unitary gluing yields a one-key family of pseudorandom unitaries whose supported register widths can be chosen after key generation. Further applications include nonce-resolved quantum authentication, coherently masked QRAM queries, and efficient emulation of random multi-time dynamics. Our results extend quantum pseudorandomness from individual operations to efficiently generated families of random-looking quantum dynamics.
- Abstract（参考訳）: ハールランダムユニタリは、一般的なランダム量子進化の標準モデルを提供するが、典型的には指数的記述と回路の複雑さを持つ。
擬似ランダムユニタリは、1つのハールランダムユニタリを効率よくエミュレートするが、多くのタスクは独立にランダムな操作の完全な再利用可能なファミリーを必要とする。
擬似乱数関数型ユニタリ(PRFU)を導入し、単一のショートキーのみを用いて、公開ラベルによってインデックス付けされた家族を生成する。
我々は古典的およびコヒーレントなラベルアクセスを区別し、適応的な量子クエリの下でセキュリティを確立する。
古典的なラベルに対しては、後量子擬似乱数関数と擬似乱数ユニタリを総称的に構成する。
コヒーレントなラベルに対しては、インデックス付きパス記録フレームワークを使用して、ラベル間の干渉を分析し、量子セキュア関数と置換プリミティブに基づく構築の安全性を証明する。
さらに,PRFUは,適応的介入や同時セッションに対して安全である擬似ランダムチャネルや量子コムをプライベートメモリに生成することを示す。
PRFUとユニタリグルーイングを組み合わせることで、キー生成後に支持レジスタ幅を選択することができる擬似乱数ユニタリーの1つのキーファミリーが得られる。
さらに、nonce-resolved quantum authentication, coherently masked QRAM query, and efficient emulation of random multi-time dynamicsがある。
この結果は、個々の演算からランダムな量子力学の効率よく生成された族への量子擬似ランダム性を拡張する。
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