Adatvédelmi és korrektségi kompromisszumok az információelméletileg biztonságos kvantumhomomorf titkosításhoz

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Yanglin Hu¹, Yingkai Ouyang¹és Marco Tomamichel^1,2

¹Szingapúri Nemzeti Egyetem Quantum Technologies Központja, Szingapúr
²Szingapúri Nemzeti Egyetem Villamos- és Számítástechnikai Tanszéke

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

A kvantumhomomorf titkosítás, amely lehetővé teszi a szerver által közvetlenül a titkosított adatokon történő számítást, alapvető primitív, amelyből bonyolultabb kvantumkriptográfiai protokollok építhetők fel. Ahhoz, hogy az ilyen konstrukciók lehetségesek legyenek, a kvantumhomomorf titkosításnak két adatvédelmi tulajdonságot kell kielégítenie: az adatvédelmet, amely biztosítja, hogy a bemeneti adatok privátak legyenek a szervertől, és az áramköri titkosításnak, amely biztosítja, hogy a számítás után a titkosított szöveg ne fedjen fel további információt a végrehajtásához használt áramkörről, a számítás kimenetén túl. Míg az áramköri adatvédelem jól tanulmányozott a klasszikus kriptográfiában, és sok homomorf titkosítási séma felszerelhető vele, kvantumanalógja kevés figyelmet kapott. Itt meghatározzuk az áramköri adatvédelem meghatározását kvantumhomomorf titkosításhoz információelméleti biztonsággal. Továbbá csökkentjük a kvantumfeledkező átvitelt kvantumhomomorf titkosításra. Ennek a redukciónak a használatával munkánk alapvető kompromisszumokat bont ki az áramkörök titkossága, az adatvédelem és a helyesség között a kvantumhomomorf titkosítási protokollok széles családjában, beleértve azokat a sémákat is, amelyek csak a Clifford-áramkörök kiszámítását teszik lehetővé.

Kiemelt kép: A kvantumhomomorf titkosítás, a kvantumkriptográfia svájci kése, képes kvantumfeledkező átvitelt létrehozni.

[Beágyazott tartalmat]

Népszerű összefoglaló

Képzelje el, hogy elmegy egy könyvelő céghez, hogy konzultáljon a könyvelőjével az adójával kapcsolatban. Nem akarja, hogy könyvelője személyesen ismerje meg személyes adatait, például jövedelmét és adóját. Éppen ellenkezőleg, a könyvelője nem akarja, hogy megtanulja, hogyan számítja ki az adóját. Ellenkező esetben legközelebb te magad csinálod, és elveszíti a munkáját. Lehetséges, hogy mindketten elégedettek vagytok?
Ha egyikőtök nem tud megoldani egy konkrét bonyolult problémát, akkor igen, és használhatja a klasszikus homomorf titkosítást. Meg lehet-e szabadulni azonban a megkérdőjelezhető feltevéstől? A remény az, hogy a kvantummechanikát a kvantumhomomorf titkosításba vonják be, ami általában javítja a biztonságot.
Lapunkban a kérdésre nemmel válaszolunk. Ön és a könyvelője nem lehet elégedett. Az Ön által kiszivárogtatott információk és a könyvelő által kiszivárogtatott információk között kompromisszum van.

► BibTeX adatok

@ cikk szerző = {Hu, Yanglin és Ouyang, Yingkai és Tomamichel, Marco}, folyóirat = {{Quantum}}, issn = {2023-10.22331X}, kiadó = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaf = 2023}, évf., évf., 04. évf. {13} }

► Referenciák

[1] Joseph F Fitzsimons. „Privát kvantumszámítás: bevezetés a vak kvantumszámításba és a kapcsolódó protokollokba”. npj Quantum Information 3, 1–11 (2017).
https://doi.org/10.1038/s41534-017-0025-3

[2] Dorit Aharonov, Michael Ben-Or és Elad Eban. „Interaktív bizonyítékok kvantumszámításokhoz” (2008) arXiv:0810.5375.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.0810.5375
arXiv: 0810.5375

[3] Anne Broadbent, Joseph Fitzsimons és Elham Kashefi. „Univerzális vak kvantumszámítás”. 2009-ben 50. éves IEEE szimpózium a számítástechnika alapjairól. 517–526. oldal. (2009).
https:///doi.org/10.1109/FOCS.2009.36

[4] Tomoyuki Morimae és Keisuke Fujii. „Vak kvantumszámítási protokoll, amelyben Alice csak méréseket végez”. Phys. Rev. A 87, 050301 (2013).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.87.050301

[5] Ben W Reichardt, Falk Unger és Umesh Vazirani. „Kvantumrendszerek klasszikus irányítása”. Nature 496, 456–460 (2013).
https:///doi.org/10.1038/nature12035

[6] Atul Mantri, Tommaso F. Demarie, Nicolas C. Menicucci és Joseph F. Fitzsimons. „Flow ambiguity: Út a klasszikusan vezérelt vakkvantumszámítás felé”. Phys. Rev. X 7, 031004 (2017).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.7.031004

[7] Li Yu, Carlos A. Pérez-Delgado és Joseph F. Fitzsimons. „Az információelméletileg biztonságos kvantumhomomorf titkosítás korlátai”. Phys. Rev. A 90, 050303 (2014).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.90.050303

[8] Anne Broadbent és Stacey Jeffery. „Kvantumhomomorf titkosítás alacsony t-kapu komplexitású áramkörökhöz”. In Rosario Gennaro és Matthew Robshaw, szerkesztők, Advances in Cryptology – CRYPTO 2015. 609–629. oldal. Berlin, Heidelberg (2015). Springer Berlin Heidelberg.
https://doi.org/10.1007/978-3-662-48000-7_30

[9] Yfke Dulek, Christian Schaffner és Florian Speelman. „Kvantumhomomorf titkosítás polinomiális méretű áramkörökhöz”. Matthew Robshaw és Jonathan Katz, szerkesztők, Advances in Cryptology – CRYPTO 2016. 3–32. oldal. Berlin, Heidelberg (2016). Springer Berlin Heidelberg.
https://doi.org/10.1007/978-3-662-53015-3_1

[10] Si-Hui Tan, Joshua A. Kettlewell, Yingkai Ouyang, Lin Chen és Joseph F. Fitzsimons. „A homomorf titkosítás kvantummegközelítése”. Scientific Reports 6, 33467 (2016).
https:///doi.org/10.1038/srep33467

[11] Yingkai Ouyang, Si-Hui Tan és Joseph F. Fitzsimons. „Kvantumhomomorf titkosítás kvantumkódokból”. Phys. Rev. A 98, 042334 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.98.042334

[12] Urmila Mahadev. „Kvantumáramkörök klasszikus homomorf titkosítása”. SIAM Journal on Computing 0, FOCS18–189 (2020).
https:///doi.org/10.1137/18M1231055

[13] Yingkai Ouyang és Peter P. Rohde. „Általános keret a kvantumhomomorf titkosítás és kvantumhiba-javítás összeállításához” (2022) arXiv:2204.10471.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2204.10471
arXiv: 2204.10471

[14] Craig Gentry. „Teljesen homomorf titkosítás ideális rácsokkal”. In Proceedings of the 41. éves ACM Symposium on Theory of Computing. 169–178. oldal. (2009).
https:///doi.org/10.1145/1536414.1536440

[15] Craig Gentry. „Teljesen homomorf titkosítási séma”. PhD értekezés. Stanford Egyetem. (2009). url: crypto.stanford.edu/craig.
https:///crypto.stanford.edu/craig

[16] Craig Gentry, Shai Halevi és Vinod Vaikuntanathan. „I-hop homomorf titkosítás és újrarandomizálható yao áramkörök”. In Proceedings of the 30th Annual Conference on Advances in Cryptology. 155–172. oldal. CRYPTO'10Berlin, Heidelberg (2010). Springer-Verlag.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-14623-7_9

[17] Baoz Barak és Zvika Brakerski. „A kriptográfia svájci hadseregének kése” (2012) url: windowsontheory.org/2012/05/01/the-swiss-army-knife-of-cryptography/.
https:///windowsontheory.org/2012/05/01/the-swiss-army-knife-of-cryptography/

[18] Yehuda Lindell. „Oktatóanyagok a kriptográfia alapjairól: oded goldreichnek szentelve”. Springer Publishing Company, Incorporated. (2017). 1. kiadás.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-57048-8

[19] Saeid Esmaeilzade, Nasrollah Pakniat és Ziba Eslami. „Általános konstrukció egyszerű, figyelmen kívül hagyó átviteli protokollok létrehozására homomorf titkosítási sémákból”. The Journal of Supercomputing 78, 72–92 (2022).
https://doi.org/10.1007/s11227-021-03826-0

[20] Omer Reingold, Luca Trevisan és Salil Vadhan. „A kriptográfiai primitívek közötti redukálhatóság fogalmai”. In Moni Naor, szerkesztő, Theory of Cryptography. 1–20. oldal. Berlin, Heidelberg (2004). Springer Berlin Heidelberg.
https://doi.org/10.1007/978-3-540-24638-1_1

[21] Ching-Yi Lai és Kai-Min Chung. „A statisztikailag biztonságos kvantumhomomorf titkosításról”. Kvantum Info. Comput. 18, 785–794 (2018).
https:///doi.org/10.26421/QIC18.9-10-4

[22] Michael Newman. „Az információelméletileg biztonságos kvantumhomomorf titkosítás további korlátozásai” (2018) arXiv:1809.08719.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1809.08719
arXiv: 1809.08719

[23] Ashwin Nayak. „Optimális alsó határok kvantumautomatákhoz és véletlen hozzáférésű kódokhoz”. A 40. éves szimpóziumon a számítástechnika alapjairól (kat. szám: 99CB37039). 369–376. oldal. (1999).
https:///doi.org/10.1109/SFFCS.1999.814608

[24] Si-Hui Tan, Yingkai Ouyang és Peter P. Rohde. „Gyakorlati, kissé biztonságos kvantum-homomorf titkosítás koherens állapotokkal”. Phys. Rev. A 97, 042308 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.97.042308

[25] Yingkai Ouyang, Si-Hui Tan, Joseph Fitzsimons és Peter P. Rohde. "Lineáris optika kvantumszámításának homomorf titkosítása szinte tetszőleges fényállapotokon, aszimptotikusan tökéletes biztonsággal". Physical Review Research 2, 013332 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013332

[26] André Chailloux, Iordanis Kerenidis és Jamie Sikora. „A kvantumfeledkező átvitel alsó határai”. Kvantum Info. Comput. 13, 158–177 (2013).
https:///doi.org/10.26421/QIC13.1-2-9

[27] André Chailloux és Jamie Sikora. „A félig őszinte kvantumfeledkező átvitel optimális határai”. Chicago Journal of Theoretical Computer Science 2016 (2016).
https:///doi.org/10.4086/cjtcs.2016.013

[28] Ryan Amiri, Robert Stárek, David Reichmuth, Ittoop V. Puthoor, Michal Mičuda, Ladislav Mišta, Jr., Miloslav Dušek, Petros Wallden és Erika Andersson. „Tökéletlen 1-2-ből kvantumfeledkező átvitel: Határok, protokoll és kísérleti megvalósítása”. PRX Quantum 2, 010335 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010335

[29] Koenraad MR Audenaert és Mosonyi Milán. „A hibavalószínűség és az aszimptotikus hibakitevők felső határai a kvantum-többállapotú diszkriminációban”. Journal of Mathematical Physics 55, 102201 (2014).
https:///doi.org/10.1063/1.4898559

[30] Carl W. Helstrom. „Detektáláselmélet és kvantummechanika”. Information and Control 10, 254–291 (1967).
https://doi.org/10.1016/S0019-9958(67)90302-6

[31] Alexander S. Holevo. „A kvantumkommunikációs csatorna által továbbított információ mennyiségének határai”. Problems of Information Transmission 9, 177–183 (1973). url: http:///mi.mathnet.ru/ppi903.
http:///mi.mathnet.ru/ppi903

[32] John Watrous. „A kvantuminformáció elmélete”. Cambridge University Press. (2018).
https:///doi.org/10.1017/9781316848142

[33] CA Fuchs és J. van de Graaf. „Kvantummechanikai állapotok kriptográfiai megkülönböztethetőségi mérőszámai”. IEEE Transactions on Information Theory 45, 1216–1227 (1999).
https:///doi.org/10.1109/18.761271

[34] A. Uhlmann. „Az „átmeneti valószínűség” egy *-algebra állapotterében. Reports on Mathematical Physics 9, 273–279 (1976).
https://doi.org/10.1016/0034-4877(76)90060-4

[35] Michael A Nielsen és Isaac Chuang. „Kvantumszámítás és kvantuminformáció: 10. évfordulós kiadás”. Cambridge University Press. (2010).
https:///doi.org/10.1017/CBO9780511976667

[36] Hoi-Kwong Lo. „A kvantumbiztonságos számítások bizonytalansága”. Phys. Rev. A 56, 1154–1162 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.56.1154

[37] Roger Colbeck. „A biztonságos kétoldalú klasszikus számítás lehetetlensége”. Phys. Rev. A 76, 062308 (2007).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.76.062308

[38] Carlos Mochon. „Kvantumgyenge érmedobás tetszőlegesen kis torzítással” (2007) arXiv:0711.4114.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.0711.4114
arXiv: 0711.4114

[39] André Chailloux és Iordanis Kerenidis. „Optimális kvantumerős érmedobás”. 2009-ben 50. éves IEEE szimpózium a számítástechnika alapjairól. 527–533. oldal. IEEE (2009).
https:///doi.org/10.1109/FOCS.2009.71

[40] Dorit Aharonov, André Chailloux, Maor Ganz, Iordanis Kerenidis és Loïck Magnin. „Egyszerűbb bizonyíték a kvantumgyenge érmefeldobás létezésére önkényesen kis torzítással”. SIAM Journal on Computing 45, 633–679 (2016).
https:///doi.org/10.1137/14096387X

[41] Carl A. Miller. „A hatékony kvantumgyenge érmefeldobás lehetetlensége”. In Proceedings of the 52nd Annual ACM SIGACT Symposium on Theory of Computing. 916–929. oldal. New York, NY, USA (2020). Számítógépek Szövetsége.

[42] Hoi-Kwong Lo és HF Chau. "Valóban lehetséges a kvantumbites elkötelezettség?" Phys. Rev. Lett. 78, 3410-3413 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3410

[43] Dominic Mayers. „A feltétel nélkül biztonságos kvantumbites elkötelezettség lehetetlen”. Phys. Rev. Lett. 78, 3414-3417 (1997).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3414

Idézi

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.

SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
A jövő pénzverése – Adryenn Ashley. Hozzáférés itt.
Forrás: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-04-13-976/

Időbélyeg: April 13, 2023

Időbélyeg: 13. október 2022.

Újra kiadta Platón

Energiasűrűségek a kvantummechanikában

Kísérleti kommunikáció kvantumcsatornák szuperpozíciójával

Kvantumadatok kovácsolása: klasszikusan az IQP-alapú kvantumteszt legyőzése

A dekóderek univerzális felépítése fekete dobozok kódolásából

Kvantumszimuláció a félklasszikus rendszerben

Szinte frusztrációmentes alapállapot előkészítés

Egysíkú antennakialakítás a szabad levegőn terjedő, összefonódott mikrohullámú jelekhez

Optimális nem egyensúlyi hőmérő Markov-környezetben

Modell prediktív vezérlés robusztus kvantumállapot-előkészítéshez

Rólunk

Vertical Search & Ai

Emelvény

Maradjon kapcsolatban

Fiók