論文の概要: Composable Device-Independent Quantum Digital Signatures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.39360v1
• Date: Thu, 29 Oct 2026 04:52:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-03 00:02:26.203981
• Title: Composable Device-Independent Quantum Digital Signatures
• Title（参考訳）: 構成可能なデバイス非依存量子デジタル署名
• Abstract要約: コンストラクティブ暗号において量子デジタル署名(QDS)のための最初の構成可能なセキュリティフレームワークを確立する。 我々は,一時間のユニバーサルハッシュとマルチチャネル多重化を用いたDI-QDSプロトコルを開発することで,対応する理想的なQDSリソースを実現する。 本研究は、QDSを構成可能な暗号プリミティブとして確立し、DI量子暗号を拡張して、情報セキュリティの全目的をサポートする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.731848929526769
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Extending device-independent (DI) quantum cryptography to composably support all fundamental information security objectives is crucial for secure quantum networks. Achieving this goal requires composable quantum digital signatures (QDSs), which support integrity, authenticity, and nonrepudiation when integrated into quantum networks. Yet existing QDS protocols generally rely on assumptions about the underlying quantum devices, while their security analyses remain largely restricted to stand-alone settings, leaving related-key attacks on the underlying linear feedback shift register (LFSR)-based Toeplitz authentication unaddressed. Here, we establish the first composable security framework for QDS within constructive cryptography, and realize the corresponding ideal QDS resource by developing a DI-QDS protocol employing one-time universal hashing and multi-channel multiplexing. We further derive a related-key security bound for the underlying LFSR-based Toeplitz authentication, thereby establishing unforgeability while extending the forgery boundary considered in previous QDS security analyses. We also demonstrate the practical feasibility of our DI-QDS protocol under realistic quantum network conditions in the finite-size regime, with numerical simulations showing that it enables efficient signing of multibit documents over metropolitan-scale distances. Our results establish QDS as a composable cryptographic primitive and extend DI quantum cryptography to support the full range of information security objectives with composable security guarantees in future quantum networks.
• Abstract（参考訳）: デバイス非依存(DI)量子暗号を拡張して、すべての基本的な情報セキュリティ目標を構成的にサポートすることは、セキュアな量子ネットワークにとって不可欠である。 この目標を達成するには、コンポーザブルな量子デジタル署名(QDS)が必要である。 しかし、既存のQDSプロトコルは一般に、基礎となる量子デバイスに関する仮定に依存しているが、セキュリティ分析はスタンドアロン設定に限られており、基礎となる線形フィードバックシフトレジスタ(LFSR)ベースのToeplitz認証に関連キー攻撃が未対応のままである。 本稿では,構築暗号におけるQDSの初めての構成可能なセキュリティフレームワークを構築し,一時間のユニバーサルハッシュとマルチチャネル多重化を用いたDI-QDSプロトコルを開発することにより,対応するQDSリソースを実現する。 さらに、LFSRベースのToeplitz認証に関する関連するキーのセキュリティバウンダリを導出し、従来のQDSセキュリティ分析で考慮された偽境界を拡張しながら、偽造不可能性を確立する。 また, 実測的な量子ネットワーク条件下でのDI-QDSプロトコルの実現可能性を示す数値シミュレーションを行い, 大都市間距離でのマルチビット文書の効率的な署名を可能にすることを示した。 本研究は、QDSを構成可能な暗号プリミティブとして確立し、将来の量子ネットワークにおける構成可能なセキュリティ保証とともに、全範囲の情報セキュリティ目標をサポートするためにDI量子暗号を拡張した。

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