Security of quantum key distribution protocol with two-way classical communication assisted by one-time pad encryption
本文研究了一种基于一次一密的双向经典通信的量子密钥分发协议。我们提出了一种双向预处理方案，该方案使用预先共享的密钥进行一次性密码本加密，预处理后的量子密钥分配系统的净密钥速率超过了未预处理的量子密钥分配系统的净密钥速率，并将预处理简化为双向经典通信和预先共享EPR对的纠缠蒸馏协议（双向繁殖协议），并以Shor和Preskill的论证同样的方式保证了带预处理的QKD的安全性。
2006-08-29 quant-ph
Masking Property of Quantum Random Cipher with Phase Mask Encryption -Towards Quantum Enigma Cipher-
对Yuen提出的基于相干脉冲位置调制（CPPM）的物理加密协议的安全性分析是安全性超过Shannon极限的密码体制研究中的热点问题之一。尽管CPPM方案的实施有一定的难度，但最近提出了几种方法。本文从辛变换的角度研究了CPPM加密方案，并以相位掩模加密方案为例，给出了CPPM加密方案的统一安全性分析。具体来说，我们给夏娃的符号错误概率的下限，使用可靠性函数理论，以确保我们提出的系统超过香农限制。然后我们假设密钥是在Eve外差测量后给她的。由于这一假设意味着Eve在传统密码学意义上具有很大的优势，因此她的错误下限确实确保了超过香农极限的安全水平。此外，我们给出了一些数值例子的安全性能。
2014-04-18 quant-ph
Statistically secure uncloneable encryption of arbitrary messages
University of Ottawa（渥太华大学）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）
该研究解决了任意长度消息的无条件不可克隆加密的统计安全性问题，通过升级现有单比特方案，证明其编码时间为多项式级，实现了任意消息的一次性不可克隆加密。
2026-07-31 quant-ph
The Trivial Bound of Entropic Uncertainty Relations
熵测不准关系是量子密码学应用中计算量子安全界的基础，如量子随机数产生（QRNG）和量子密钥分发（QKD）。所有的安全性证明得出的合法组和最大的知识，对手可能已经获得，夏娃，利用熵的不确定性关系下界夏娃的原始密钥生成的一方，爱丽丝的不确定性之间的关系。标准的熵不确定性关系是利用光滑的最小熵和最大熵，通过计算两个不相容的测量或正算子值测量（POVM）的重叠来显示这些密码应用的安全性。本文给出了POVM版本的标准熵不确定关系产生平凡界的一个例子，因为POVM中的最大重叠总是产生平凡值“1”。“因此，它未能将平滑最小熵与量子密码应用的安全性联系起来。
2023-01-19 quant-ph
Symmetries and security of a quantum-public-key encryption based on single-qubit rotations
探索对称性的基础上先前提出的加密方案，依赖于单量子位旋转，我们推导出一个改进的上限上的最大信息，窃听者可能从所有可用的公钥副本中提取。随后，该方案的鲁棒性进行了调查的攻击，解决每个公钥量子位独立的上下文中。正在考虑的攻击利用单个量子位的投影测量，其效率与集体解决许多量子位并需要复杂量子操作的攻击进行比较。
2012-02-17 quant-ph
Uncloneable Encryption from Decoupling
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；Department of Mathematics and Statistics, University of Ottawa（渥太华大学数学与统计系）；Institute for Quantum Computing and University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）
该研究证明了在不依赖计算假设的情况下，存在安全性和参数λ成反比的不可克隆加密方案。
2026-10-06 quant-ph
Quantum probabilistic encryption scheme based on conjugate coding
提出了一种基于量子比特串共轭编码的私钥加密方案的量子概率加密算法。公钥加密协议一般采用概率加密算法。在这里，我们考虑的方式，它增加了经典和量子私钥加密方案的唯一性距离。分析了量子概率私钥加密方案在两种攻击下的安全性。利用无信令假设，证明了该方案能够抵抗对密钥的攻击。考虑到该加密方案的信息论不可否认性，研究了该方案对明文攻击的安全性。最后，我们对Breidbart的攻击作了一个猜想。
2013-02-27 quant-ph
Finite-Size Security Bounds in Semi-Quantum Key Distribution: Spectral, Operator-Theoretic, and Entropic Perspectives
本文从谱扰动、算子约化和熵权衡三个视角推导半量子密钥分发的有限尺寸安全性界，给出基于集中不等式的实用参数估计方法。
2025-10-07 quant-ph
Optimal Untelegraphable Encryption and Implications for Uncloneable Encryption
本研究聚焦量子加密原语不可电报加密（UTE），提出无条件安全的UTE构造及扩展，推导其与不可克隆加密（UE）的下界和渐近等价性，为解决plain模型下UE的不可区分性安全这一核心开放问题提供新思路。
2025-10-01 quant-ph
Device-independent uncloneable encryption
本研究提出一种多密钥可解密的不可克隆加密变体，实现了设备无关安全，可用于构造量子货币，经修改还能得到无需量子随机谕言机、具备完美反盗版安全的单比特单解密者加密方案。
2024-12-30 quant-ph
Designing Hash and Encryption Engines using Quantum Computing
本文针对经典密码学面临的量子计算威胁，探索基于量子的哈希函数与加密引擎设计，利用叠加与纠缠等量子现象巩固数据安全，并指出其在密码存储和数字签名等领域的应用潜力及量经结合的前景。
2023-10-26 quant-ph
Homomorphic encryption of linear optics quantum computation on almost arbitrary states of light with asymptotically perfect security
未来的量子计算机很可能是昂贵的，而且很少有人负担得起，这促使客户端/服务器模型进行外包计算。然而，量子计算的应用程序通常会涉及敏感数据，客户端希望对窃听者和服务器本身保密。同态加密是一种用于加密的外包量子计算的方法，其中客户端的数据即使在计算执行期间也保持秘密。我们提出了一个方案的同态加密的任意量子态的光不超过一个固定的光子数，在被动和自适应线性光学的发展，其中后者是通用的量子计算。该方案使用相空间中的随机相干位移来混淆客户端数据。在大相干位移的限制下，该协议表现出渐近完美的信息论保密性。实验的要求是适度的，很容易实现使用当今的技术。
2020-03-19 quant-ph
Quantum McEliece public-key encryption scheme
本文研究了McEliece公钥加密（PKE）方案的一个量子版本，并分析了其安全性。众所周知，经典McEliece PKE的安全性并不比相关的经典单向函数的单向性强。我们证明了量子McEliece PKE的安全性介于两者之间。此外，我们提出了双重加密技术来提高其安全性，并证明了改进方案的安全性介于原方案和量子一次一密方案之间。
2015-01-19 cs.CR quant-ph
Concrete Security Against Adversaries with Quantum Superposition Access to Encryption and Decryption Oracles
2013年，Boneh和Zhandry在选择明文（CPA）和选择密文（CCA）攻击中引入了不可篡改性（IND）的概念，量子对手被赋予叠加访问oracle的加密和解密查询，但仅限于挑战阶段的经典查询。在本文中，我们定义了对称加密方案的IND-CPA和IND-CCA概念，其中对手可以完全量子叠加访问预言机，并给出了实现这些安全概念的构造。我们的研究结果是在具体的安全框架中制定的。
2016-09-13 cs.CR quant-ph
NEQRX: Efficient Quantum Image Encryption with Reduced Circuit Complexity
针对经典加密在量子计算下的安全威胁，提出结合广义仿射变换和logistic映射的量子图像加密方案，利用Espresso算法和辅助量子比特将量子成本降低50%，在保证安全性的同时实现了高效且鲁棒的图像加密。
2024-03-26 quant-ph
Quantum circuit for security proof of quantum key distribution without encryption of error syndrome and noisy processing
量子密钥分发的一个最简单的安全性证明是基于所谓的互补场景，它涉及到一个实际协议和一个虚拟协议的互补控制[M. Koashi，e-print arXiv：0704.3661（2007）]。现有的虚拟协议在经典的后处理中具有局限性，即，用于纠错步骤的校正子必须被加密。在本文中，我们通过构建一个量子线路的虚拟协议，消除了这一限制。此外，我们的具有屏蔽系统的电路给出了一个直观的证明，说明为什么在其中一方不拥有量子位的一般情况下，向筛选的密钥添加噪声会增加误码率阈值。因此，我们的电路桥接了简单的证明和更广泛的经典后处理类的使用。
2010-06-14 quant-ph
Universal quantum homomorphic encryption based on $(k, n)$-threshold quantum state sharing
提出一种基于$(k, n)$-门限量子态共享的通用量子同态加密方案，通过多个评估者协作执行通用门集，实现安全且高效的分布式量子计算。
2025-02-26 quant-ph
Unicity Distance of Quantum Encryption Protocols
Shannon提出了“唯一性距离”的概念，用于描述密钥加密协议对各种纯密文攻击的安全性。我们将密码分析中的这一重要概念推广到量子环境中，发现存在一个重复使用短密钥的量子加密协议，该协议具有无限的唯一性距离。
2013-06-09 quant-ph
Computational Security of Quantum Encryption
量子力学设备有可能改变密码学。这一领域的大多数研究都集中在量子协议的信息论优势或经典密码方案对量子攻击的安全性上。在这项工作中，我们开始了另一个相关主题的研究：量子数据在计算环境中的加密。在这个方向上，我们建立几个基本的经典结果的量子版本。首先，我们为量子数据的私钥和公钥加密方案开发自然定义。然后，我们定义的语义安全性和不可分割性的概念，并与Goldwasser和Micali的经典工作类比，表明这些概念是等价的。最后，我们从基本的原语构造安全的量子加密方案。特别是，我们表明，量子安全的单向函数意味着IND-CCA 1安全的公钥量子加密，量子安全的陷门单向排列意味着语义安全的公钥量子加密。
2016-02-03 cs.CR quant-ph
A Quantum-Classical Scheme towards Quantum Functional Encryption
量子加密是经典信息和量子信息领域的一个研究热点。然而，很少有人知道量子加密方案，使用户在不同的密钥，学习不同的功能，明文，给定的密文。本文提出了一种新的1比特密钥量子加密方案，该方案是对该方案的经典扩展，允许不同的密钥持有者从密文中学习不同长度的明文序列。我们证明了我们的量子经典方案安全的概念下的量子语义安全性，量子熵的不可否认性，和最近的安全定义从功能加密领域。
2017-03-01 cs.CR quant-ph
Improving the Security of "Measurement-Device-Independent Quantum Communication without Encryption"
最近在2018年，Niu等人提出了一种使用Einstein-Podolsky-Rosen对的测量设备无关的量子安全直接通信协议，并将其推广为量子对话协议（Niu等人，Science bulletin 63.20，2018）。通过分析这些协议，我们发现这两个协议中的一些安全问题。在这项工作中，我们表明，这两个协议是不安全的信息泄漏，第三方可以得到一半的秘密信息没有任何积极的攻击。我们还提出了适当的修改这些协议，以提高安全性。
2021-02-01 cs.CR quant-ph
On Statistically-Secure Quantum Homomorphic Encryption
同态加密是一种加密方案，它允许在不知道原始消息的情况下对加密输入进行计算。最近，Ouyang等人构造了一个具有统计安全性（或信息理论安全性）的Clifford电路的量子同态加密方案。希望了解是否存在信息理论安全（ITS）量子FHE。如果不是，还有什么非平凡的量子线路类可以用IT安全性进行同态评估？我们为第一个问题提供了一个限制，即ITS量子FHE必然会引起指数开销。对于第二种方案，我们提出了一种适用于瞬时量子多项式时间（IQP）电路的QHE方案。我们的QHE计划IQP电路如下从一次垫。
2018-09-16 cs.CR quant-ph
Permutational-key quantum homomorphic encryption with homomorphic quantum error-correction
本文提出将置换密钥量子同态加密与同态量子纠错相结合，使客户端和服务器无需置换密钥即可执行纠错编解码，保持信息论安全性。
2025-06-04 cs.CR quant-ph
Secure Composition of Quantum Key Distribution and Symmetric Key Encryption
University of Calgary（卡尔加里大学）
本文提出量子增强型密钥封装机制和混合加密方案，通过安全组合定理确保在量子计算环境下对任意长度消息的加密安全
2025-01-14 cs.CR cs.IT math.IT
Non-malleability for quantum public-key encryption
不可延展性是公钥加密（PKE）的一个重要安全属性。它的重要性是由于在这种设置中完整性和真实性保证的基本不可否认性，使其成为仅使用PKE而无需数字签名即可实现的最强完整性属性。在这项工作中，我们将这一概念推广到量子公钥加密的设置。克服臭名昭著的“记录障碍”已知从广义的其他完整性一样的安全概念量子加密，我们概括了一个等效的经典定义，基于比较的不可延展性，并显示它可以实现。此外，我们探讨了一次性的非可塑性概念，从文献中定义明文和密文的变体，并通过表征它们的关系的密钥加密。
2021-03-26 cs.CR quant-ph
Bit-oriented quantum public-key encryption
提出了一种以布尔函数为私钥，以随机变化的量子态和经典弦对为公钥的面向比特的量子公钥方案。与经典的公钥体制相比，我们的方案中的一个私钥对应于指数数量的公钥。该方案的目标是实现信息理论安全，并给出了安全性分析。
2015-01-29 cs.CR quant-ph
Certified Everlasting Functional Encryption
密码学中的计算安全性具有在未来破坏安全性的计算假设的风险。一种解决方案是构建信息理论安全的协议，但许多加密原语即使在量子世界中也不可能（或不太可能）具有信息理论安全性。一个很好的妥协（量子固有的）是被认证的永久安全性，这大致意味着以下内容。拥有量子加密数据的接收者可以颁发证书，表明接收者已经删除了加密数据。如果证书是有效的，则即使接收者在计算上变得无界，也能保证安全性。虽然一些密码原语，如承诺和零知识，已被证明是永久安全的，但还有许多其他重要的原语尚未被证明是永久安全的。在本文中，我们介绍了认证的永久FE。在这个原语中，具有消息m的密文和函数f的函数解密密钥的接收者可以获得f（m），而没有其他。即使对手在发出有效证书后计算变得无界，安全性也保持不变。我们，第一，构造认证永久FE P/多晶硅电路，只有一个单一的关键查询是允许的对手。然后，我们将其扩展到q有界的NC 1电路，其中q有界的意思是q键查询允许对手与先验有界多项式q。对于认证的永久FE的建设，我们介绍和构造认证的永久版本的私钥加密，公钥加密，接收方非提交加密，和一个乱码方案，这是独立的利益。
2022-07-28 cs.CR quant-ph
Multi-Layered Security System: Integrating Quantum Key Distribution with Classical Cryptography to Enhance Steganographic Security
本文提出一种将E91量子密钥分发、SHA散列与AES对称加密及图像隐写相结合的多层安全系统，实验证明其能有效抵御量子和经典攻击并提升数据传输安全性。
2024-08-13 cs.CR quant-ph
Semantic Security and Indistinguishability in the Quantum World
2013年，Boneh和Zhandry开始了量子安全加密的研究。他们提出了量子世界的第一个不可解释性定义，其中实际的不可解释性只适用于经典消息，他们提供了为什么很难实现更强概念的论据。在这项工作中，我们表明，更强的概念是可以实现的，其中的不可分割性适用于量子叠加的消息。我们详尽的调查的可能性和微妙的差异，在定义这样一个量子不可分割的概念的公钥加密方案。我们证明我们更强的定义，通过显示其等价性，我们介绍新的量子语义安全概念。此外，我们表明，我们的新的安全定义不能实现一个大类的密码-那些准保持消息长度。另一方面，我们提供了一个安全的建设的基础上抗量子伪随机置换，这种结构可以被用来作为一个通用的变换，把一个大类的加密方案到量子不可区分的，因此量子语义安全的。此外，我们的构造是第一个完全经典的加密方案，它被证明是安全的，可以抵抗更强的不可篡改性概念，而这在以前是已知的，只能通过使用量子消息和任意的量子加密电路来实现。
2016-06-01 cs.CR quant-ph
Quantum Fully Homomorphic Encryption by Integrating Pauli One-time Pad with Quaternions
量子全同态加密（QFHE）允许对加密数据评估量子线路。我们提出了一种新的QFHE方案，该方案通过依赖SU（2）的四元数表示来扩展Pauli一次一密加密。该方案提高了计算1-量子比特门的效率，并多项式地提高了计算一般量子线路的渐近复杂度。在技术上，提出了一种新的加密多位控制技术，它允许执行任何1-量子位门，其参数以加密形式给出。通过这种技术，我们建立了一个新的加密和以前的泡利一次性密码本加密之间的转换，桥接我们的QFHE方案与以前的。此外，这种技术是有用的私人量子线路的评估。该方案的安全性依赖于底层量子FHE方案的安全性，而后者的安全性依赖于带错误学习问题和循环安全假设。
2022-11-25 cs.CC cs.CR quant-ph
Multi-Copy Security in Quantum Cryptography and More
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；NTT Research（NTT研究所）；NTT Social Informatics Laboratories, Tokyo, Japan（NTT社会信息学实验室）
针对不可克隆密码学中多副本安全性的空白，提出通用编译器，在单向函数假设下将抗共谋原语升级为多副本安全，并首次构造多副本安全的量子货币、单解密器加密及多挑战安全方案。
2026-10-06 cs.CR quant-ph
Revocable Encryption, Programs, and More: The Case of Multi-Copy Security
针对现有可撤销密码系统仅支持单量子态副本、多副本时完全不安全的问题，首次在预言机模型中实现了支持多副本安全的可撤销加密和可撤销程序，为不可克隆密码学开辟新方向。
2025-04-14 cs.CR quant-ph
Public Key Encryption with Secure Key Leasing
本文提出了具有安全密钥租赁的公钥加密（PKE-SKL）概念，支持在量子密钥通过有效性测试后确保用户丧失解密能力，并基于CoIC-KLA安全性和CPFE构建了方案，同时扩展至IBE、ABE和FE。
2023-04-06 cs.CR quant-ph
Limitations on Uncloneable Encryption and Simultaneous One-Way-to-Hiding
我们研究了Broadbent和Lord最近提出的经典信息的不可克隆量子加密方案。我们在信息论的基础上，给出了这些方案的结构和安全性的几个限制：1）给出了一个显式的克隆不可区分攻击，成功概率为$\frac12 + μ/16$，其中$μ$与所得到的量子密文的最大特征值有关。2)对于均匀消息分布，我们部分地刻画了该方案的克隆攻击成功概率最小。3)在自然对称条件下，我们证明了密文密度算子的秩至少在消息数量上呈几何级数增长，以确保不可克隆的安全性。4)\emph{simultaneous}单向隐藏引理是近年来不可克隆加密和量子复制保护研究中的一项重要技术。我们给出了一个明确的例子，粉碎了希望减少乘法的“安全损失”常数在这个引理低于9/8。
2021-11-04 cs.CR quant-ph
Quantum Public-Key Encryption with Tamper-Resilient Public Keys from One-Way Functions
我们提出首个仅基于单向函数的量子公钥加密方案，即使公钥被篡改也能保证安全，并给出将CPA安全升级为CCA安全的通用编译器。
2024-05-23 cs.CC cs.CR quant-ph
