การแลกเปลี่ยนความเป็นส่วนตัวและความถูกต้องสำหรับข้อมูล การเข้ารหัส Quantum Homomorphic ที่ปลอดภัยในทางทฤษฎี

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ผู้ติดตาม: 0

หยางหลิน หู¹, ยิ่งไคว โอหยาง¹และ มาร์โก โทมามิเชล^1,2

¹ศูนย์เทคโนโลยีควอนตัม มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์ ประเทศสิงคโปร์
²ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยแห่งชาติสิงคโปร์

พบบทความนี้ที่น่าสนใจหรือต้องการหารือ? Scite หรือแสดงความคิดเห็นใน SciRate.

นามธรรม

การเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิก ซึ่งช่วยให้สามารถคำนวณโดยเซิร์ฟเวอร์โดยตรงบนข้อมูลที่เข้ารหัส เป็นพื้นฐานดั้งเดิมที่สามารถสร้างโปรโตคอลการเข้ารหัสควอนตัมที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ เพื่อให้โครงสร้างดังกล่าวเป็นไปได้ การเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกต้องเป็นไปตามคุณสมบัติความเป็นส่วนตัว XNUMX ประการ ได้แก่ ความเป็นส่วนตัวของข้อมูลซึ่งรับรองว่าข้อมูลอินพุตเป็นส่วนตัวจากเซิร์ฟเวอร์ และความเป็นส่วนตัวของวงจรซึ่งรับรองว่าข้อความเข้ารหัสหลังจากการคำนวณจะไม่เปิดเผยข้อมูลเพิ่มเติมใดๆ เกี่ยวกับวงจร ใช้เพื่อดำเนินการนอกเหนือจากผลลัพธ์ของการคำนวณเอง ในขณะที่ความเป็นส่วนตัวของวงจรได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีในการเข้ารหัสแบบคลาสสิก และแผนการเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิกจำนวนมากสามารถติดตั้งได้ แต่อะนาล็อกควอนตัมกลับได้รับความสนใจเพียงเล็กน้อย ที่นี่เราสร้างคำจำกัดความของความเป็นส่วนตัวของวงจรสำหรับการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกด้วยความปลอดภัยทางทฤษฎีข้อมูล นอกจากนี้ เราลดการถ่ายโอนการหลงลืมควอนตัมเป็นการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิค ด้วยการใช้การลดนี้ งานของเราจะคลี่คลายการแลกเปลี่ยนขั้นพื้นฐานระหว่างความเป็นส่วนตัวของวงจร ความเป็นส่วนตัวของข้อมูล และความถูกต้องสำหรับโปรโตคอลการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิคตระกูลกว้าง รวมถึงโครงร่างที่อนุญาตเฉพาะการคำนวณวงจร Clifford

ภาพเด่น: การเข้ารหัสแบบควอนตัมโฮโมมอร์ฟิก ซึ่งเป็นมีดของกองทัพสวิสแห่งการเข้ารหัสแบบควอนตัม สามารถสร้างการถ่ายโอนแบบควอนตัมที่หลงลืมได้

[เนื้อหาฝัง]

สรุปยอดนิยม

ลองนึกภาพไปที่สำนักงานบัญชีเพื่อปรึกษานักบัญชีเกี่ยวกับภาษีของคุณ คุณไม่ต้องการให้นักบัญชีของคุณรู้ข้อมูลส่วนตัวของคุณ เช่น รายได้และภาษีของคุณ ในทางตรงกันข้าม นักบัญชีของคุณไม่ต้องการให้คุณเรียนรู้วิธีการคำนวณภาษีของคุณ มิฉะนั้น คุณจะทำเองในครั้งต่อไป และเธอจะตกงาน เป็นไปได้ไหมที่คุณทั้งคู่พอใจ?
หากคุณคนใดคนหนึ่งไม่สามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนได้ แสดงว่าใช่ และคุณสามารถใช้การเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิคแบบคลาสสิกได้ อย่างไรก็ตาม เราสามารถกำจัดข้อสันนิษฐานที่น่าสงสัยได้หรือไม่? ความหวังคือการนำกลศาสตร์ควอนตัมมาสู่การเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิก ซึ่งมักจะปรับปรุงความปลอดภัย
ในเอกสารของเรา เราตอบคำถามด้วยคำว่าไม่ คุณและนักบัญชีของคุณไม่พอใจ มีการแลกเปลี่ยนระหว่างข้อมูลที่คุณรั่วไหลและข้อมูลที่นักบัญชีของคุณรั่วไหล

► ข้อมูล BibTeX

@article{Hu2023privacycorrectness, doi = {10.22331/q-2023-04-13-976}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-04-13-976}, title = {ความเป็นส่วนตัวและ การแลกเปลี่ยนความถูกต้องสำหรับการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกที่ปลอดภัยในทางทฤษฎี}, ผู้เขียน = {Hu, Yanglin และ Ouyang, Yingkai และ Tomamichel, Marco}, วารสาร = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, ผู้จัดพิมพ์ = {{ Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, ปริมาณ = {7}, หน้า = {976}, เดือน = เมษายน, ปี = {2023} }

► ข้อมูลอ้างอิง

[1] โจเซฟ เอฟ ฟิตซ์ไซมอนส์ “การคำนวณควอนตัมส่วนตัว: บทนำเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัมแบบตาบอดและโปรโตคอลที่เกี่ยวข้อง” npj ข้อมูลควอนตัม 3, 1–11 (2017)
https://doi.org/10.1038/s41534-017-0025-3

[2] ดอริต อาฮาโรนอฟ, ไมเคิล เบน-ออร์ และเอลาด เอบัน “การพิสูจน์เชิงโต้ตอบสำหรับการคำนวณควอนตัม” (2008) arXiv:0810.5375
https://doi.org/10.48550/arXiv.0810.5375
arXiv: 0810.5375

[3] แอนน์ บรอดเบนท์, โจเซฟ ฟิตซ์ไซมอนส์ และเอลแฮม คาเชฟี "การคำนวณควอนตัมตาบอดสากล" ในปี 2009 การประชุมวิชาการ IEEE ประจำปีครั้งที่ 50 เรื่อง Foundations of Computer Science หน้า 517–526. (2009).
https://doi.org/10.1109/FOCS.2009.36

[4] โทโมยูกิ โมริมาเอะ และ เคสุเกะ ฟูจิอิ “โปรโตคอลการคำนวณควอนตัมตาบอดซึ่งอลิซทำการวัดเท่านั้น” ฟิสิกส์ รายได้ ก 87, 050301 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.87.050301

[5] เบน ดับเบิลยู ไรชาร์ด, ฟอล์ค อังเกอร์ และอูเมช วาซีรานี “คำสั่งคลาสสิกของระบบควอนตัม”. ธรรมชาติ 496, 456–460 (2013).
https://doi.org/10.1038/nature12035

[6] Atul Mantri, Tommaso F. Demarie, Nicolas C. Menicucci และ Joseph F. Fitzsimons “ความคลุมเครือของโฟลว์: เส้นทางสู่การคำนวณควอนตัมตาบอดแบบคลาสสิก” ฟิสิกส์ รายได้ X 7, 031004 (2017)
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.7.031004

[7] Li Yu, Carlos A. Pérez-Delgado และ Joseph F. Fitzsimons “ข้อจำกัดในการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกที่ปลอดภัยในทางทฤษฎี” ฟิสิกส์ ฉบับที่ 90, 050303 (2014)
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.90.050303

[8] แอนน์ บรอดเบนท์ และสเตซีย์ เจฟฟรี “การเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกสำหรับวงจรที่มีความซับซ้อนของ t-gate ต่ำ” ใน Rosario Gennaro และ Matthew Robshaw บรรณาธิการ Advances in Cryptology – CRYPTO 2015 หน้า 609–629 เบอร์ลิน, ไฮเดลเบิร์ก (2015). สปริงเกอร์ เบอร์ลิน ไฮเดลเบิร์ก
https://doi.org/10.1007/978-3-662-48000-7_30

[9] อีฟเค ดูเลค, คริสเตียน ชาฟฟ์เนอร์ และฟลอเรียน สปีลแมน “การเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกสำหรับวงจรขนาดพหุนาม” ใน Matthew Robshaw และ Jonathan Katz บรรณาธิการ Advances in Cryptology – CRYPTO 2016 หน้า 3–32 เบอร์ลิน, ไฮเดลเบิร์ก (2016). สปริงเกอร์ เบอร์ลิน ไฮเดลเบิร์ก
https://doi.org/10.1007/978-3-662-53015-3_1

[10] Si-Hui Tan, Joshua A. Kettlewell, Yingkai Ouyang, Lin Chen และ Joseph F. Fitzsimons “แนวทางควอนตัมในการเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิค” รายงานทางวิทยาศาสตร์ 6, 33467 (2016)
https://doi.org/10.1038/srep33467

[11] Yingkai Ouyang, Si-Hui Tan และ Joseph F. Fitzsimons “การเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกจากรหัสควอนตัม” ฟิสิกส์ รายได้ ก 98, 042334 (2018)
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.042334

[12] อูร์มิลา มาฮาเดฟ “การเข้ารหัสโฮโมมอร์ฟิคแบบคลาสสิกสำหรับวงจรควอนตัม” วารสารสยามคอมพิวเตอร์ 0, FOCS18–189 (2020).
https://doi.org/10.113718M1231055

[13] Yingkai Ouyang และ Peter P. Rohde “กรอบทั่วไปสำหรับองค์ประกอบของการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิคและการแก้ไขข้อผิดพลาดควอนตัม” (2022) arXiv:2204.10471
https://doi.org/10.48550/arXiv.2204.10471
arXiv: 2204.10471

[14] เครกผู้ดี. “การเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิกอย่างสมบูรณ์โดยใช้โครงร่างในอุดมคติ” ในการประชุมวิชาการ ACM ประจำปีครั้งที่ 41 เรื่องทฤษฎีการคำนวณ หน้า 169–178. (2009).
https://doi.org/10.1145/1536414.1536440

[15] เครกผู้ดี. “โครงร่างการเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิกอย่างสมบูรณ์” วิทยานิพนธ์ปริญญาเอก. มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด. (2009). URL: crypto.stanford.edu/เครก
https://crypto.stanford.edu/เครก

[16] Craig Gentry, Shai Halevi และ Vinod Vaikuntanathan “การเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิค I-hop และวงจร yao ที่สุ่มซ้ำได้” ในรายงานการประชุมประจำปีครั้งที่ 30 เรื่องความก้าวหน้าในวิทยาการเข้ารหัสลับ หน้า 155–172. CRYPTO'10Berlin, Heidelberg (2010) สปริงเกอร์-เวอร์.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-14623-7_9

[17] Baoz Barak และ Zvika Brakerski “มีดเข้ารหัสของกองทัพสวิส” (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] เยฮูด้า ลินเดลล์. “บทช่วยสอนเกี่ยวกับพื้นฐานของการเข้ารหัส: อุทิศให้กับ goldreich oded” บริษัท สำนักพิมพ์สปริงเกอร์ จำกัด (2017). พิมพ์ครั้งที่ 1.
https://doi.org/10.1007/978-3-319-57048-8

[19] ซาอิด เอสมาอิลซาเด, นัสโรลเลาะห์ ปักเนียต และซิบา เอสลามี “โครงสร้างทั่วไปเพื่อสร้างโปรโตคอลการถ่ายโอนที่หลงลืมอย่างง่ายจากรูปแบบการเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิค” วารสารซูเปอร์คอมพิวเตอร์ 78, 72–92 (2022)
https://doi.org/10.1007/s11227-021-03826-0

[20] โอเมอร์ เรนโกลด์, ลูก้า เทรวิซาน และซาลิล วาดฮัน “แนวคิดเรื่องการลดทอนระหว่างการเข้ารหัสดั้งเดิม”. ใน Moni Naor, บรรณาธิการ, Theory of Cryptography. หน้า 1–20. เบอร์ลิน, ไฮเดลเบิร์ก (2004). สปริงเกอร์ เบอร์ลิน ไฮเดลเบิร์ก
https://doi.org/10.1007/978-3-540-24638-1_1

[21] ชิงยีลาย และ ไคมินชุง “ในการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกที่ปลอดภัยทางสถิติ” ข้อมูลควอนตัม คอมพิวเตอร์ 18, 785–794 (2018).
https://doi.org/10.26421/QIC18.9-10-4

[22] ไมเคิล นิวแมน. “ข้อจำกัดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเข้ารหัสควอนตัมโฮโมมอร์ฟิกที่ปลอดภัยในทางทฤษฎี” (2018) arXiv:1809.08719
https://doi.org/10.48550/arXiv.1809.08719
arXiv: 1809.08719

[23] อาชวิน นายัค. “ขอบเขตล่างที่เหมาะสมที่สุดสำหรับควอนตัมออโตมาตาและรหัสการเข้าถึงแบบสุ่ม” ในการประชุมวิชาการประจำปีครั้งที่ 40 เรื่อง Foundations of Computer Science (Cat. No.99CB37039) หน้า 369–376. (1999).
https://doi.org/10.1109/SFFCS.1999.814608

[24] Si-Hui Tan, Yingkai Ouyang และ Peter P. Rohde “การเข้ารหัสควอนตัมค่อนข้างปลอดภัยในทางปฏิบัติที่ค่อนข้างปลอดภัยด้วยสถานะที่เชื่อมโยงกัน” ฟิสิกส์ รายได้ ก 97, 042308 (2018)
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.97.042308

[25] Yingkai Ouyang, Si-Hui Tan, Joseph Fitzsimons และ Peter P. Rohde “การเข้ารหัสแบบโฮโมมอร์ฟิกของการคำนวณควอนตัมออปติกเชิงเส้นบนสถานะของแสงเกือบตามอำเภอใจพร้อมการรักษาความปลอดภัยที่สมบูรณ์แบบแบบไม่แสดงอาการ” การวิจัยทบทวนทางกายภาพ 2, 013332 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013332

[26] André Chailloux, Iordanis Kerenidis และ Jamie Sikora “ขอบเขตล่างสำหรับการถ่ายโอนที่หลงลืมควอนตัม” ข้อมูลควอนตัม คอมพิวเตอร์ 13, 158–177 (2013).
https://doi.org/10.26421/QIC13.1-2-9

[27] อันเดร ชายลูซ์ และเจมี ซิโกรา “ขอบเขตที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการถ่ายโอนการหลงลืมควอนตัมกึ่งซื่อสัตย์” วารสารวิทยาการคอมพิวเตอร์เชิงทฤษฎีชิคาโก 2016 (2016)
https://doi.org/10.4086/cjtcs.2016.013

[28] Ryan Amiri, Robert Stárek, David Reichmuth, Ittoop V. Puthoor, Michal Michuda, Ladislav Mišta, Jr., Miloslav Dušek, Petros Wallden และ Erika Andersson “การถ่ายโอนควอนตัม 1 ใน 2 ที่ไม่สมบูรณ์: ขอบเขต โปรโตคอล และการดำเนินการทดลอง” PRX ควอนตัม 2, 010335 (2021)
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010335

[29] Koenraad MR Audenaert และ Milán Mosonyi “ขอบเขตบนของความน่าจะเป็นของข้อผิดพลาดและเลขชี้กำลังข้อผิดพลาดเชิงซีมโทติคในการแยกแยะควอนตัมหลายสถานะ” วารสารคณิตศาสตร์ฟิสิกส์ 55, 102201 (2014).
https://doi.org/10.1063/1.4898559

[30] คาร์ล ดับบลิว. เฮลสตรอม. “ทฤษฎีการตรวจจับและกลศาสตร์ควอนตัม”. ข้อมูลและการควบคุม 10, 254–291 (1967)
https://doi.org/10.1016/S0019-9958(67)90302-6

[31] อเล็กซานเดอร์ เอส. โฮเลโว “ขอบเขตของปริมาณข้อมูลที่ส่งโดยช่องทางการสื่อสารควอนตัม” ปัญหาการส่งข้อมูล 9, 177–183 (1973). URL: http://mi.mathnet.ru/ppi903
http://mi.mathnet.ru/ppi903

[32] จอห์น วอทรัส. "ทฤษฎีข้อมูลควอนตัม". สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. (2018).
https://doi.org/10.1017/9781316848142

[33] CA Fuchs และ J. van de Graaf “การวัดความแตกต่างของการเข้ารหัสสำหรับสถานะเชิงกลเชิงควอนตัม” ธุรกรรม IEEE บนทฤษฎีสารสนเทศ 45, 1216–1227 (1999)
https://doi.org/10.1109/18.761271

[34] อ.อูห์ลมันน์. “ความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนผ่าน” ในพื้นที่สถานะของ *-algebra” รายงานฟิสิกส์คณิตศาสตร์ 9, 273–279 (1976)
https://doi.org/10.1016/0034-4877(76)90060-4

[35] ไมเคิล เอ. นีลเส็น และไอแซก ชวง “การคำนวณควอนตัมและข้อมูลควอนตัม: ฉบับครบรอบ 10 ปี” สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. (2010).
https://doi.org/10.1017/CBO9780511976667

[36] ฮอย-กว๋องโหล. “ความไม่ปลอดภัยของการคำนวณที่ปลอดภัยด้วยควอนตัม”. ฟิสิกส์ รายได้ที่ 56, 1154–1162 (1997)
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.56.1154

[37] โรเจอร์ โคลเบ็ค. “ความเป็นไปไม่ได้ของการคำนวณคลาสสิกแบบสองฝ่ายที่ปลอดภัย” ฟิสิกส์ ที่ ก.76, 062308 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.76.062308

[38] คาร์ลอส โมชอน. “การพลิกเหรียญที่อ่อนแอควอนตัมด้วยอคติเล็กน้อยโดยพลการ” (2007) arXiv:0711.4114
https://doi.org/10.48550/arXiv.0711.4114
arXiv: 0711.4114

[39] อันเดร ชายลูซ์ และ อิออร์ดานิส เคเรนิดิส “การพลิกเหรียญที่แข็งแกร่งควอนตัมที่เหมาะสมที่สุด” ในปี 2009 การประชุมวิชาการ IEEE ประจำปีครั้งที่ 50 เรื่อง Foundations of Computer Science หน้า 527–533. อีอีซี (2009).
https://doi.org/10.1109/FOCS.2009.71

[40] ดอริต อาฮาโรนอฟ, อังเดร ชายลูซ์, เมาร์ กานซ์, อิออร์ดานิส เคเรนิดิส และล็อค มักนิน “ข้อพิสูจน์ที่ง่ายกว่าของการมีอยู่ของเหรียญควอนตัมที่อ่อนแอด้วยการพลิกกลับด้วยอคติเล็กน้อยตามอำเภอใจ” วารสารสยามคอมพิวเตอร์ 45, 633–679 (2016).
https://doi.org/10.1137/14096387X

[41] คาร์ล เอ. มิลเลอร์. “ความเป็นไปไม่ได้ของการพลิกเหรียญควอนตัมที่อ่อนแออย่างมีประสิทธิภาพ” ในการประชุมวิชาการ ACM SIGACT ประจำปีครั้งที่ 52 เรื่องทฤษฎีคอมพิวเตอร์ หน้า 916–929. นิวยอร์ก นิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา (2020) สมาคมเพื่อคอมพิวเตอร์เครื่องจักร.

[42] Hoi-Kwong Lo และ HF Chau “ความมุ่งมั่นของควอนตัมบิตเป็นไปได้จริงหรือ” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 78, 3410–3413 (1997).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3410

[43] โดมินิค เมเยอร์ส. “ความมุ่งมั่นของควอนตัมบิตที่ปลอดภัยอย่างไม่มีเงื่อนไขนั้นเป็นไปไม่ได้” ฟิสิกส์ รายได้ Lett 78, 3414–3417 (1997).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.3414

อ้างโดย

บทความนี้เผยแพร่ใน Quantum ภายใต้ the ครีเอทีฟคอมมอนส์แบบแสดงที่มา 4.0 สากล (CC BY 4.0) ใบอนุญาต ลิขสิทธิ์ยังคงอยู่กับผู้ถือลิขสิทธิ์ดั้งเดิม เช่น ผู้เขียนหรือสถาบันของพวกเขา

เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
การสร้างอนาคตโดย Adryenn Ashley เข้าถึงได้ที่นี่.
ที่มา: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-04-13-976/

ประทับเวลา: April 13, 2023

ประทับเวลา: ตุลาคม 13, 2022

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

ความหนาแน่นของพลังงานในกลศาสตร์ควอนตัม

การสื่อสารเชิงทดลองผ่านการซ้อนทับของช่องควอนตัม

การสร้างข้อมูลควอนตัม: เอาชนะการทดสอบควอนตัมที่ใช้ IQP อย่างคลาสสิก

การสร้างตัวถอดรหัสแบบสากลจากการเข้ารหัสกล่องดำ

การจำลองควอนตัมในระบบกึ่งคลาสสิก

การเตรียมสถานะภาคพื้นดินที่เกือบจะปราศจากความหงุดหงิด

การออกแบบเสาอากาศ Coplanar สำหรับสัญญาณไมโครเวฟที่พันกันแพร่กระจายในที่โล่ง

เทอร์โมมิเตอร์แบบไม่สมดุลที่เหมาะสมที่สุดในสภาพแวดล้อมแบบมาร์โคเวียน

แบบจำลองการควบคุมเชิงคาดการณ์สำหรับการเตรียมสถานะควอนตัมที่แข็งแกร่ง

เกี่ยวกับเรา

การค้นหาแนวตั้ง & Ai

ระบบปฏิบัติการ

การติดต่อ

ลงชื่อเข้าใช้