論文の概要: Protecting Quantum Computers against Untrusted Users

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.06812v1
• Date: Mon, 05 Oct 2026 17:54:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 22:33:09.934495
• Title: Protecting Quantum Computers against Untrusted Users
• Title（参考訳）: 信頼できないユーザに対する量子コンピュータの保護
• Abstract要約: 一般にフォールトトレラントな量子コンピュータは、暗号解析能力に制限を加えながら科学的有用性を保たなければならない。 計算の制限されたモデル 1/2BQP_1: 実行後にランダムな計算基底入力を提供する量子サーバと指定された出力ビットを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.255502531644204
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Publicly accessible fault-tolerant quantum computers must preserve scientific utility while limiting cryptanalytic power. We propose the restricted model of computation, 1/2BQP_1: a quantum server provides random computational-basis inputs, revealed only after execution, and one designated output bit. This interface permits arbitrary circuits and system sizes. We conjecture that a classical client making polynomially many adaptive requests cannot efficiently factor RSA moduli. The model subsumes the well-known one-clean-qubit model DQC1, retaining its applications to infinite-temperature multi-time correlations, out-of-time-order correlators, and suitably normalized partition functions. We propose a candidate for separating 1/2BQP_1 from DQC1 based on testing classical predictions of quantum spin dynamics. We argue security in two steps. First, we show that one-bit readout makes the quantum stages of standard factoring algorithms classically simulable, even when their preparation and postprocessing are redesigned within a broad family around a single arithmetic-oracle call. This covers the quantum stages of Shor, Ekera-Hastad, Kitaev, and Regev factoring constructions. Second, we examine the workaround of coherently implementing rational reconstruction to release a factor bit. Random inputs obstruct this straightforward attack: known techniques accommodate logarithmic-depth classical circuits, but rational reconstruction has resisted such parallelization for decades. Therefore, we show that security of our protocol is built on not only classical hardness for factoring, but also conjectured circuit lowerbounds for rational reconstruction.
• Abstract（参考訳）: 一般にアクセス可能なフォールトトレラント量子コンピュータは、暗号解析能力に制限を課しながら科学的有用性を保たなければならない。 計算の制限モデルである1/2BQP_1を提案する: 量子サーバはランダムな計算ベース入力を提供し、実行後にのみ明らかにし、1つの指定された出力ビットを提供する。 このインタフェースは任意の回路とシステムサイズを許可する。 我々は、多項式的に多くの適応要求を行う古典的クライアントは、RSA変調を効率的に決定できないと推測する。 このモデルはよく知られた1クリーンキュービットモデルDQC1を仮定し、無限温度のマルチタイム相関、アウト・オブ・タイム・オー・オー・オー・オー・オー・オーダ・コレレータ、そして適切に正規化された分割関数への応用を保っている。 量子スピン力学の古典的予測実験に基づいて,DQC1から1/2BQP_1を分離する候補を提案する。 セキュリティは2つのステップで議論する。 第一に,1ビットの読み出しは,1つの算術オークルコールの周囲の広いファミリー内で準備と後処理が再設計された場合でも,古典的にシミュレート可能であることを示す。 これはShor, Ekera-Hastad, Kitaev および Regev ファクタリング構成の量子ステージをカバーする。 第二に、一要素を解放する合理的な再構成をコヒーレントに実施する際の回避策について検討する。 既知の技術は対数的な深さの古典回路を扱えるが、合理的な再構築は数十年にわたってそのような並列化に抵抗してきた。 したがって,本プロトコルのセキュリティは,ファクタリングのための古典的硬度だけでなく,論理的再構成のための回路の低バウンドについても構築されていることを示す。

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