論文の概要: One-Way Quantum Symmetric Private Information Retrieval Protocol From A Single Database Server Using NISQ Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.02093v1
- Date: Thu, 01 Oct 2026 17:24:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-03 01:19:24.329303
- Title: One-Way Quantum Symmetric Private Information Retrieval Protocol From A Single Database Server Using NISQ Devices
- Title（参考訳）: NISQデバイスを用いた単一データベースサーバからのワンウェイ量子対称私的情報検索プロトコル
- Abstract要約: シンメトリ・プライベート情報検索(SPIR)は、クエリーがそのインデックスに関する情報をデータベース所有者に漏らすことなく、ある特定のビットを取得することを可能にする。
サーバとユーザが、長期量子メモリを使わずに、ノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスしか持たない場合、情報理論のセキュリティにより実現可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7740760773905986
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Symmetric private information retrieval (SPIR) lets an inquirer obtain one specific bit only, without leaking any information about its index to the database owner. With a single server, this is impossible for parties with unrestricted quantum power. We show that it becomes possible, with information-theoretic security, when the server and the user hold only noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices without long-term quantum memory and measure each qubit on arrival, while the eavesdropper remains all-powerful; this is a stricter form of the memory restriction of the bounded- and noisy-quantum-storage models. The server sends BB84 states one way; the user discriminates them unambiguously and so knows a random subset of the bits. After a joint random permutation into blocks, the user announces the conclusive locations of one privately chosen block, and the server hashes and takes a random parity of these locations in every block; the permutation makes it exponentially unlikely that one set of locations fits two blocks. We prove secrecy against the eavesdropper, database privacy through an explicit size rule for the announced set, and user privacy against a server who prepares the prescribed BB84 states and announces truthfully, exactly for single photons and up to a small multi-photon term over a tolerated noise channel. The only addition to BB84 equipment is a passive linear-optical measurement with one ancillary mode. For a $10^{4}$-bit database and database privacy $10^{-6}$, blocks of about a thousand qubits suffice over a tolerated noise channel for a user who applies the prescribed measurement; certifying an arbitrary memoryless user and committing to the permutation need larger auxiliary transmissions, which we quantify with finite keys. Database privacy extends to decoy-state weak coherent pulses, and simulations show that the bound is nearly tight.
- Abstract（参考訳）: シンメトリ・プライベート情報検索(SPIR)は、問い合わせ者がインデックスに関する情報をデータベース所有者に漏らすことなく、特定のビットのみを取得することを可能にする。
単一のサーバでは、制限なしの量子パワーを持つパーティには、これは不可能である。
情報理論のセキュリティにより、サーバとユーザが長期の量子メモリを使わずにノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスしか持たず、到着時に各キュービットを計測できる一方で、eavesdropperは全能であり、これは有界および雑音量子ストレージモデルのメモリ制限の厳密な形式であることを示す。
サーバはBB84を1つの方法で送信し、ユーザが不明瞭に区別し、ビットのランダムなサブセットを知っている。
共同でブロックにランダムな置換を行った後、ユーザは1つのプライベート選択ブロックの決定的な位置をアナウンスし、サーバは各ブロック内のこれらの位置のランダムなパリティをハッシュし、取り出す。
我々は、eavesdropperに対する機密性、アナウンスされたセットに対する明示的なサイズルールによるデータベースプライバシ、および所定のBB84状態を準備して、正確には単一の光子に対して、かつ許容されるノイズチャネル上で、小さなマルチフォトンの用語に対して、真実に発表するサーバに対するユーザプライバシを証明する。
BB84機器への唯一の追加は、1つの補助モードを持つ受動線形光学測定である。
10^{4}$-bitデータベースとデータベースのプライバシ10^{-6}$の場合、所定の測定を施したユーザのために、許容ノイズチャネル上で約1000キュービットのブロックが十分である。
データベースのプライバシは、デコイ状態の弱いコヒーレントパルスにまで拡張され、シミュレーションにより、境界はほぼ厳密であることが示された。
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