Relating Quantum Tamper-Evident Encryption to Other Cryptographic Notions
本研究在信息论框架下建立量子防篡改加密与多种量子密码原语的关联，解决了Gottesman的开放问题，给出其与带撤销加密的双向构造、量子货币构造的形式化，并证明其与认证、不可克隆加密的分离性。
2025-05-19 cs.CR quant-ph
Quantum mechanics is about quantum information
我认为，量子力学从根本上说是一个关于信息的表示和操纵的理论，而不是一个关于非经典波或粒子的力学理论。量子信息的概念应被理解为一种新的物理本原--正如在爱因斯坦的狭义相对论之后，场不再被视为机械介质中振动的物理表现，而是被认为是一种新的物理本原。
2004-08-12 quant-ph
Functional Encryption with Secure Key Leasing
安全软件租赁是一种量子加密基元，它使我们能够通过将软件编码为量子态来将其租赁给用户。安全软件租赁具有验证返回的软件是否有效的机制。安全概念保证一旦用户以有效形式返回软件，用户就不再使用该软件。在这项工作中，我们介绍了秘密密钥功能加密（SKFE）的概念与安全的密钥租赁，在安全的软件租赁的意义上，解密密钥可以安全地出租。我们还实例化它与标准的密码学假设。具体而言，我们的贡献如下。- 我们定义了SKFE的语法和安全定义，并提供了安全密钥租赁。- 我们实现了从标准SKFE到安全密钥租赁的SKFE转换，而无需使用额外的假设。特别地，我们得到了有界抗共谋SKFE的P/poly与安全密钥租赁的基础上，后量子单向函数，因为我们可以实例化有界抗共谋SKFE的P/poly的假设。一些先前的安全软件租赁方案仅捕获在诚实评估算法（在合法平台上）上运行的盗版软件。然而，我们的安全密钥租赁概念捕获任意攻击策略，并没有这样的限制。我们还介绍了单解密FE（SDFE）的概念，其中每个功能解密密钥是复制保护的。由于复制保护是比安全软件租赁更强的原语，因此这个概念可以被视为比具有安全密钥租赁的FE更强的密码原语。更具体地说：-我们定义了SDFE的语法和安全定义。- 我们从后量子不可混淆性和带错误学习的量子硬度问题出发，实现了P/poly的抗共谋单解密器PKFE。
2022-09-27 cs.CR quant-ph
How to account for quantum non-locality: ontic structural realism and the primitive ontology of quantum physics
该文件有两个目的：（1）它表明在本体结构实在论（OSR）的框架内寻求对量子非定域性的解释是有充分动机的，该框架整合了自20世纪80年代以来用于实现这种解释的整体论和不可分离性的概念。然而，最近的研究表明，OSR本身不能提供这样的帐户。在此背景下，本文认为，通过将OSR应用于量子物理的原始本体论理论，可以完成这一任务。特别是，Bohmian力学为这样做提供了最好的前景。(2)总的来说，本文试图把OSR和量子物理学的原始本体论理论结合在一起：一方面，为了适用于量子力学，OSR必须考虑分布在时空中的物质的量子本体论是什么。另一方面，对于原始的本体论理论，OSR为这些理论提供了概念工具来回答波函数的本体地位是什么的问题。
2014-08-28 physics.hist-ph quant-ph
Quantum perfect correlations
任意可观测量之间的完美相关性的概念，或更一般的任意POVM，被引入到量子力学的标准公式中，并由几个公认的统计条件表征。证明了完全关联的传递性一般成立，并将其应用于对最大纠缠态的Hardy非定域性证明失败的一个简单解释。观测量和POVM之间的完美相关性的概念用于定义给定状态下给定观测量的精确测量的概念。根据量子完全关联理论，解决了长期以来对测量相互作用产生关联的误解。
2005-08-17 quant-ph
Quantum One-Way Functions and Related Cryptographic Primitives
Institute of Electronic Structure & Laser (IESL), FORTH（电子结构与激光研究所）；Center for Quantum Science & Technologies (FORTH-QuTech)（量子科学与技术中心）
本文综述量子单向函数及相关量子态原语，讨论其概念关系与安全假设，关注物理可实现性等问题，为密钥分发外实用量子密码原语发展指明方向。
2026-08-07 cs.CR math-ph math.MP
On the concept of Bell's local causality in local classical and quantum theory
本文的目的是给贝尔的局部因果性概念下一个清晰的定义。为此，首先，我们展开一个框架，称为本地物理理论，整合概率和时空概念。在这个框架内制定当地的因果关系和分类当地的物理理论，他们是否服从当地的原始因果关系-一个属性呈现的理论因果关系的动态，然后我们调查什么是需要一个当地的物理理论，有或没有当地的原始因果关系，是当地的因果关系。最后，将Bell的局部因果性原理与共因原理相比较，并将二者与贝尔不等式联系起来，我们发现了一个很好的平行性：贝尔不等式既不能从局部因果性原理导出，也不能从共因原理导出，除非局部物理理论是经典的，或者共因原理是对易的。
2014-07-14 quant-ph
Ergodiscord: An Operational and Distinct Notion of Quantumness of Correlations
本文提出操作性非经典性量化器 ergodiscord，用于刻画多体量子态中的关联量子性，并揭示非局域能量锁定及其超可加性现象，为量子储能装置设计提供新思路。
2025-05-08 quant-ph
Replacing the Notion of Spacetime Distance by the Notion of Correlation
时空通常被看作是一个舞台，演员以场的形式在舞台上移动。在这里，我们探索这张图片之外可能存在的内容。我们的出发点是观察到，场的时空距离越短，场的量子涨落的相关性就越强。因此，时空距离的概念，包括作为其无穷小版本的度量，可以被相关强度的概念所取代。这表明了一种新的图像，其中抽象（2点和多点）分解器是主要结构。一般来说，这些抽象的量子化器只能被描述为信息论结构，原则上，它们不需要与量子场或时空有任何关系。然而，这些量子化子可能允许近似，因此，在某些情况下，它们可以在数学上近似地表示为生活在时空中的量子场的2点和多点函数。这样一来，弯曲时空的标准图像，其场的标量由费曼规则产生，将仅仅是一个方便的近似图像，而基本图像是抽象关联的无时空和无场的信息论结构。
2021-10-15 gr-qc quant-ph
Hypercontractivity and logarithmic Sobolev Inequality for non-primitive quantum Markov semigroups and estimation of decoherence rates
将Olkiewicz和Zegarlinski在量子背景下引入的弱量子对数Sobolev不等式（LSI）和弱超压缩性（HC）的概念推广到非本原量子Markov半群（QMS）的情形.这项工作的独创性在于，这个新的概念hypercontractivity的所谓的合并$\mathbb{L}_p$规范最近推出的容格和Parcet的上下文中的算子空间理论。我们做出了三个主要贡献。第一个是Gross积分引理的一个版本：我们证明了（弱）HC蕴涵（弱）LSI。令人惊讶的是，相反的含义不同于原始的情况下，我们表明，LSI意味着HC，但与弱常数等于基数的消相干自由代数的中心。第一个含义的基础上，我们的第二个贡献是，强LSI，因此强HC不持有非平凡原始QMS。这意味着合并的$\mathbb{L}_p$范数对于$1\leq p \leq 2$不是一致凸的。作为第三个贡献，我们推导出的（弱）对数Sobolev常数的有限维希尔伯特空间上的QMS的普遍界限，使用类似的方法Diaconis和Saloff-Coste的情况下，经典的原始马尔可夫链，和Temme，Pastawski和Kastoryano的原始QMS的情况下。这导致新的边界上的退相干QMS的退相干率。此外，我们将我们的研究结果的张量HC在非交换空间中的完全有界规范（CB规范）Beigi和国王最近推出的保酉和迹QMS的研究。我们推广他们的结果的情况下，一个…
2018-07-12 math-ph math.FA math.MP
Quantum Security of Cryptographic Primitives
我们将量子安全称为IT安全领域，处理一方或多方可以访问量子硬件的场景。这包括后量子密码学（即设计用于抵抗量子对手的传统密码学）和量子密码学（即设计用于在量子基础设施上原生运行的安全协议，例如量子密钥分发）。在这项工作中，我们提出了量子安全场景的第一个系统分类，对于每一个场景，我们都回顾了主要的工具和结果，并提出了新的工具和结果。我们通过识别四个不同的量子安全类或域来实现这一目标，每个量子安全类或域都包含与特定场景相关的安全概念和结构。我们从类QS0开始，它是“经典密码学”（意味着没有考虑量子场景）。关于后量子密码学，我们引入了类QS1，在那里我们详细讨论了设计一个经典的加密对象时出现的问题，这意味着要抵抗具有本地量子计算能力的对手，我们提供了一个分类时，考虑可证明的安全性在这种情况下可能的量子安全性减少。在混合经典量子模型方面，在安全类QS2中，我们详细讨论了这些场景出现的可能场景，以及在量子预言机访问方面正确的形式化应该是什么。最后，在QS3类中，我们考虑了所有那些被设计为在量子硬件上原生运行的密码构造。我们相信，我们在这项工作中介绍的框架将成为科学界解决在量子世界中正式化合理结构和安全概念时所产生的挑战的宝贵工具。
2017-05-05 cs.CC cs.CR quant-ph
Indistinguishability Obfuscation of Null Quantum Circuits and Applications
研究了零量子线路的不可混淆性概念。我们提出了一个建设假设：-量子硬度的学习错误（LWE）。- 经典电路的后量子不可逆性混淆。- 量子计算的“双模”经典验证（CVQC）的概念。我们提出了一个方案，假设LWE在量子随机预言机模型（QROM）是安全的，我们的双模CVQC的概念存在的证据。然后，我们展示了量子null-iO如何实现一系列新的密码原语，在我们的工作之前，即使做出启发式假设，这些原语也是未知的。其中，我们获得了第一个证人加密方案QMA，第一个公开可验证的非交互式零知识（NIZK）计划QMA，和第一个基于属性的加密（ABE）计划BQP。
2021-06-11 cs.CR quant-ph
Bohmian Non-commutative Dynamics: History and New Developments
现实的玻姆的智力旅程是非常不同的，从什么是经常声称的支持者“Bohmian力学”和其他人，我们将解释在本文中。他不相信量子现象的力学解释是可能的。他思想的中心，顺便说一句，玻尔也是，是“完整性”的概念，这一概念对于理解量子非定域性等量子性质至关重要。他的建议基于“过程”或“活动”的原始概念，产生了一种更“有机”的量子现象方法。他发表了许多论文概述了这些新的想法，有些似是而非，有些不那么，但未能制定一个连贯的数学结构，以支持工作。在过去的十年里，大部分缺失的数学已经到位。本文件将报告这项新工作，重点是对整个方案进行连贯的概述。
2013-03-25 physics.hist-ph quant-ph
Embracing the Laws of Physics: Three Reversible Models of Computation
我们的主要计算模型（图灵机和RAM）对哪些基本操作是可实现的做出了基本假设。共识是，这些包括逻辑运算，如合取，析取和否定，以及读取和写入内存位置。这种观点符合物理学的宏观层面的观点，实际上，这些操作可以使用涉及数千个电子的宏观层面的设备来实现。然而，这一观点与量子力学甚至基本热力学都不相容，因为两者都暗示信息是物理过程的守恒量，因此也是原始计算操作的守恒量。我们的目标是重新开发包含信息守恒原则的基础计算模型。我们首先定义了在计算环境中信息守恒的含义。我们强调计算必须是对数据的可逆变换。人们可以认为数据是使用拓扑空间建模的，程序是通过可逆变形建模的。我们用三个数据概念来说明这个想法。第一个假设非结构化有限数据，即，离散拓扑空间可逆计算的相应概念是置换。然后，我们考虑一个结构化的概念的数据的基础上的库里-霍华德对应，在这里可逆变形，作为一种程序设计语言见证类型同构，来自交换半环的证明条款。然后，我们“提升一个级别”，将程序视为数据。可逆程序等价的相应概念来自于交换半环的“高维”类比：对称rig广群。这些的相干定律正是我们所寻求的程序等价。我们的结论与同伦类型论的启发和调查方向为进一步的研究与推广。
2018-12-10 cs.LO cs.PL math.CT
On Basing One-way Permutations on NP-hard Problems under Quantum Reductions
复杂性理论的一个基本追求是将最坏情况的问题简化为平均情况的问题。存在诸如PSPACE之类的复杂性类，它们允许从最坏情况到平均情况的简化。然而，对于许多其他类，如NP，到目前为止的证据通常是否定的，在这个意义上，这种减少的存在将导致多项式层次（PH）的崩溃。基于密码原语，例如，逆单向置换在NP完全性上的平均情况困难性是一个特别有趣的例子。由于有证据表明，从NP难问题到打破这些原语的经典约简导致PH崩溃，因此似乎不太可能将密码原语建立在NP难问题上。然而，这些结果并不排除量子约化存在的可能性。在这项工作中，我们开始研究这些问题的量子类似物。除了形式化量子约化的基本概念和通过分离的例子展示量子约化的能力之外，我们的主要结果表明，如果NP完全问题使用某些类型的量子约化约化为逆单向排列，则coNP $\subseteq$ QIP（2）。
2020-08-09 cs.CC quant-ph
A Modular Approach to Unclonable Cryptography
提出不可克隆可穿刺混淆（UPO）新概念，基于此为公钥量子货币、量子拷贝保护等不可克隆密码学原语提供模块化构造，并给出标准模型下的新结果与候选构造。
2024-04-23 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
Uncloneable Cryptographic Primitives with Interaction
量子密码学的强大之处主要在于量子信息的不可克隆性。我们构建了三个新的密码原语，其安全性是基于不可克隆性，并且它们的共同点是它们的安全性可以通过一种新的单偶纠缠（MoE）属性来建立：-我们定义了交互式不可克隆加密，Broadbent和Lord [TQC 2020]定义的不可克隆加密的一个版本，其中接收方必须参与与发送方的交互，以便解密密文。我们提供了一个一轮的建设，是安全的信息理论的设置，在这个意义上说，没有其他接收器可以学习的消息，即使她窃听所有的互动。- 我们提供了一种方法，使位串承诺方案不可克隆。该方案增加了一个检查步骤之间的提交和开放的步骤，其中一个诚实的发送者验证的承诺可能不会被窃听者打开，即使接收器是恶意的。- 我们构建了一个接收方独立的量子密钥分发（QKD）方案，该方案通过允许接收方的经典设备不可信来加强Tomamichel，Fehr，Kaniewski和Wehner（TFKW）[NJP 2013]的单边设备独立QKD的概念。明确地说，发送方保持完全信任，而只有接收方的通信是可信的。为了证明安全性，我们证明了Coladangelo，Liu，Liu和Zhandry [Crypto 2021]引入的陪集状态的MoE属性的扩展。在我们的更强版本中，玩家查理在做出猜测之前也会收到鲍勃的答案，模拟一个窃听互动的一方。为了使用这个属性，我们将其表示为一种新型的熵不确定性关系，它自然…
2023-02-28 cs.CR quant-ph
Local Primitive Causality and the Common Cause Principle in Quantum Field Theory
若\{A（V）\}是满足代数相对论量子场论标准公理的局部von Neumann代数网，V_1和V_2是类空分离时空区域，则称系统（A（V_1），A（V_2），A（V_1）满足弱Reichenbach共因原理当且仅当对每对投影A \in A（V_1），B \in A（V_2）在正常态下关联，其中存在属于vonNeumann代数的投影C，该投影与包含在V_1和V_2的后向光锥的并集中的时空区域V相关联，并且与V_1和V_2都不相交，具有A和B之间相关的赖兴巴赫共同原因的性质的投影。证明了如果网具有局部本原因果性，则每个具有局部正规和局部忠实状态的局部系统（A（V_1），A（V_2），A（V_1））满足弱Reichenbach共因原理。
2001-08-06 hep-th math-ph math.MP
