論文の概要: Quantum Key Exchange from Public Quantum Money

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2611.05985v1
• Date: Wed, 04 Nov 2026 05:32:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-06 03:25:57.95079
• Title: Quantum Key Exchange from Public Quantum Money
• Title（参考訳）: 公開量子マネーからの量子鍵交換
• Abstract要約: 2メッセージ量子鍵交換(2QKE)は統計的に安全な方法で実現できない。 2QKE の既知の最も弱い仮定は片方向函数 (OWF) の存在である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.8137207959665
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Two-message quantum key exchange (2QKE) cannot be realized in a statistically secure way, and therefore some computational assumptions are required. So far, the known weakest assumption for 2QKE is the existence of one-way functions (OWFs). Can we construct 2QKE from a weaker assumption than OWFs? In this paper, we give the first complete characterization of 2QKE. We show that the following four primitives are (existentially) equivalent: everlasting-secure 2QKE, standard 2QKE, efficiently-verifiable state puzzles (EV-StatePuzzs), and one-time secure digital signatures with quantum signatures and signing keys. Because EV-StatePuzzs are potentially weaker than OWFs [Kretschmer, Qian and Tal 2025], the equivalence implies that 2QKE are potentially weaker than OWFs. Moreover, our result shows the equivalence between standard 2QKE and everlasting-secure 2QKE, which means that everlasting security comes for free. Finally, one-shot signatures, quantum lightning, and public-key quantum money mini-schemes imply EV-StatePuzzs, and therefore, our result also gives a new lowerbound, namely everlasting-secure 2QKE, of these public-key unclonable primitives. We also show that one-shot signatures imply QPKE with quantum public keys. [Kitagawa, Morimae,Nishimaki and Yamakawa, 2024] constructed QPKE with quantum public keys from OWFs, and it was open whether QPKE with quantum public keys can be constructed from an assumption weaker than or incomparable to OWFs. Our result gives a potential answer to this question since one-shot signatures seem to be incomparable with OWFs. Moreover, QPKE constructed from one-shot signatures has an additional functionality, which we call certified freeze, that allows the receiver to publish a publicly verifiable classical certificate that computationally binds the receiver to an upper bound on the total number of distinct valid ciphertexts under its verification key.
• Abstract（参考訳）: 2次元量子鍵交換(2QKE)は統計的に安全な方法で実現できないため、いくつかの計算仮定が必要である。 これまでのところ、2QKE の最も弱い仮定は片方向函数 (OWF) の存在である。 OWFよりも弱い仮定から2QKEを構築できるだろうか? 本稿では,まず2QKEの完全な特徴について述べる。 以下の4つのプリミティブは(既存の)等価である:永遠のセキュアな2QKE、標準の2QKE、効率よく検証可能な状態パズル(EV-StatePuzzs)、量子署名と署名キーを持つワンタイムのセキュアなデジタル署名。 EV-StatePuzzs は OWFs [Kretschmer, Qian, Tal 2025] より弱い可能性があるため、2QKE は OWFs より弱い可能性がある。 さらに, この結果から, 標準2QKEと長寿命2QKEの等価性を示す。 最後に、ワンショットシグネチャ、量子雷、および公開鍵量子マネーのミニスキームはEV-StatePuzzsを暗示している。 また、ワンショットシグネチャは量子公開鍵を用いたQPKEを意味することを示す。 [北川・森前・新島木・山川2024年)は,OWFの量子公開鍵を用いたQPKEを構築した。 この結果は、ワンショットシグネチャがOWFと互換性がないように見えるため、この問題に対する潜在的な答えとなる。 さらに、ワンショットシグネチャから構築されたQPKEには、認証されたフリーズと呼ばれる追加機能があり、レシーバは、その検証キーの下で異なる有効な暗号文の総数に基づいて、そのレシーバを上界に計算的にバインドする、公に検証可能な古典的証明書を発行することができる。

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