Quantum Public-Key Encryption with Information Theoretic Security
给出了量子公钥加密方案的信息论安全性的定义，并通过引入新的公钥算法结构，给出了满足该安全性定义的面向比特和面向两比特的加密方案.我们将该方案扩展到多位导向的，并推测它也是信息理论上安全的，直接取决于我们的新算法的结构。
2012-02-20 quant-ph
Quantum Public-Key Encryption Schemes Based on Conjugate Coding
本文提出了几种利用共轭编码单光子串设计的量子公钥加密（QPKE）协议，从而可以利用现有技术在实验室中实现。其中两种方案是面向一比特消息的，并扩展为两种面向多比特消息的QPKE方案。这些协议的新颖结构确保了它们在信息理论上是安全的，并且可能具有比$n$的任何给定多项式更大的界限。最后，我们描述了一种利用量子态隐藏公钥经典部分的方法，这种思想有望增强方案的信息理论安全性。
2013-04-19 quant-ph
Symmetric quantum fully homomorphic encryption with perfect security
假设一些数据已经被加密，你能在不解密的情况下使用这些数据进行计算吗？这个问题已被研究作为同态加密和盲计算。我们考虑这个问题的背景下，量子信息处理，并提出了量子同态加密（QHE）和量子全同态加密（QFHE）的定义。然后，基于量子一次一密（QOTP），构造了一个对称的QFHE方案，其计算算法依赖于密钥。该方案允许对已加密的任何$n$量子比特状态进行任何幺正变换。与经典的同态加密相比，QFHE方案具有很好的安全性。最后，我们还构造了一个基于QOTP的对称QHE方案，该方案的计算算法与密钥无关。
2014-08-24 quant-ph
Comment on "An arbitrated quantum signature protocol based on the chained CNOT operations encryption"
在2015年，Li等人（Quantum Inf Process（2015）14：2171-2181）提出了一种基于链式受控非运算加密的仲裁量子签名（AQS）方案。然而，本文指出，在他们的方案中，攻击者可以伪造签名而不被发现。因此，Li et al.的AQS方案不能满足不可伪造性和不可否认性。
2015-12-02 quant-ph
Qubit-based Unclonable Encryption with Key Recycling
我们重新访问Gottesman在2003年介绍的不可克隆加密。我们着眼于不可克隆加密和密钥回收的组合，同时以低通信复杂度和高速率为目标。提出了一种基于量子比特的可重用密钥的不可克隆加密方案。我们的计划包括一个单一的传输由爱丽丝和一个单一的经典反馈位从鲍勃。从Alice到Bob的传输完全由量子比特组成。速率，定义为消息长度除以量子位数，高于使用Gottesman方案可以实现的速率。我们提供了一个基于钻石标准距离的安全证明，并考虑了噪声。
2020-04-28 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
Deterministic quantum-public-key encryption: forward search attack and randomization
在经典的设置中，公钥加密需要随机性，以防止前向搜索攻击，从而对手将秘密消息的猜测加密与实际秘密消息的加密进行比较。我们表明，这也是真实的信息理论设置-其中的公钥是量子系统-通过定义和给出一个例子的前向搜索攻击的任何确定性的量子公钥比特加密方案。然而，与经典设置不同，我们证明了任何这样的确定性方案都可以用作黑盒来构建一个不再容易受到这种攻击的随机位加密方案。
2009-03-27 quant-ph
Indistinguishability and semantic security for quantum encryption scheme
研究了量子环境下加密方案的安全性定义。系统地定义了量子公钥和私钥加密方案的不可否认性和语义安全性，以及计算安全性、物理安全性和信息论安全性。在此基础上，给出了量子加密方案信息论不可否认的一个充要条件。证明了量子加密方案的不可否认性和语义安全性之间的等价性。
2015-06-19 cs.CR quant-ph
Error correctable efficient quantum homomorphic encryption using Calderbank-Shor-Steane codes
针对容错安全云量子计算的开销问题，提出一种基于 CSS 量子纠错码、单次编码同时实现加密与纠错的高效 QHE 方案，并证明其在特定条件下比置换密钥 QHE 更安全。
2025-02-20 quant-ph
Uncloneable Encryption
量子态不能被克隆。我将展示如何将此属性扩展到使用量子态编码的经典消息，我称之为“不可克隆加密”。“不可克隆的加密方案具有这样的特性，即窃听者夏娃不仅不能读取加密的消息，而且她不能将其复制下来供以后解码。她可以偷走它，但接收者鲍勃不会收到消息，因此会被警告出了问题。证明了任何量子态的认证方案都是安全的不可克隆加密方案。不可克隆加密也与量子密钥分发（QKD）密切相关，证明了量子态和经典消息的密码任务之间的密切联系。因此，研究不可克隆的加密和量子认证可以对QKD协议进行一些适度的改进。虽然主要的结果适用于一次性密钥无条件的安全性，我也表明不可克隆的加密仍然是安全的伪随机密钥。在这种情况下，为了击败这个方案，Eve必须在Bob收到消息之前打破伪随机序列背后的计算假设，否则她的机会就失去了。这意味着不可克隆的加密可以在非交互式设置中使用，其中QKD不可用，允许Alice和Bob将临时计算假设转换为永久安全的消息。
2004-09-03 quant-ph
Quantum fully homomorphic encryption scheme based on universal quantum circuit
全同态加密允许在不解密数据的情况下对加密数据进行任意计算。在这里，它是在量子信息处理的背景下进行研究。基于通用量子线路，提出了一种量子全同态加密方案，该方案允许对加密数据进行任意量子变换。QFHE方案被证明是完全安全的。在该方案中，解密密钥与加密密钥不同，但加密密钥不能是公开的。此外，该方案的计算算法与密钥无关，因此非常适用于双方之间的委托量子计算。
2014-10-09 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
Multi-image quantum encryption scheme using blocks of bit planes and images
本文提出一种基于位平面块和图像的多图像量子加密方法，设计了量子面包师映射的量子电路。
2026-03-22 cs.CR quant-ph
On the Power of Quantum Encryption Keys
量子态随机化的标准定义是经典一次一密的量子模拟，它包括对以经典密钥$k$为条件的量子消息应用某种变换。我们调查的加密方案中，这种转换是有条件的量子加密密钥状态$ρ_k$，而不是一个经典的字符串，并扩展此加密密钥方案的非对称密钥模型中，相同的加密密钥$ρ_k$的副本可以由几个不同的人，但保持信息理论的安全。我们发现的消息大小和加密密钥的副本，可以安全地创建在这两个模型中的解密密钥的熵的数量上的界限，并表明，使用经典的加密密钥的方案可以渐近达到最佳的界限。这意味着使用量子态作为加密密钥不允许创建和共享更多的量子态，也不允许加密更大的消息，而不是这些密钥是纯经典的。
2008-08-21 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
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
Classical Homomorphic Encryption for Quantum Circuits
本文提出首个使用经典密钥的量子电路分层全同态加密方案，支持盲目委托量子计算，并证明其可基于LWE问题构造。
2023-12-08 cs.CR quant-ph
Proposal for Quantum Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption
提出了一种基于属性的量子密文策略加密方案（QCP-ABE）。在经典域中，大多数流行的ABE方案都是基于双线性Diffie-Hellman指数问题的困难性，而这一困难性已被证明是Shor算法的弱点。最近，一些量子安全的ABE方案已经提出利用格点问题。然而，迄今为止还没有有效的基于量子属性的加密方案被报道。在此背景下，本文提出了一种利用量子密钥分发（QKD）和量子纠错码的量子CP-ABE方案。一个半量子版本的计划也被认为是。最后，我们在我们提出的协议中引入了动态访问结构。
2022-03-21 cs.CR quant-ph
Mutual authenticated quantum no-key encryption scheme over private quantum channel
通过布尔置换的量子计算和私有量子信道实现了Shamir的无密钥协议。本文提出的量子无密钥（QNK）协议是一个具有双向认证的协议，并证明了该协议是无条件安全的。该协议的一个重要特性是其认证密钥可以永久重用。
2015-02-07 cs.CR quant-ph
Efficient Quantum Public-Key Encryption From Learning With Errors
我们的主要结果是一个量子公钥加密方案的基础上外推二面角陪集问题（EDCP），这是等价的，在量子多项式时间减少，学习错误（LWE）的问题。对于有限数量的公钥（安全参数近似线性），该方案是信息理论安全的。对于多项式数目的公钥，破解该方案与解决LWE问题一样困难。在我们的方案中的公钥是大小为$\tilde{O}(n)$量子比特的量子态。密钥生成和解密算法需要$\tilde{O}(n)$量子位操作，而加密算法需要$O(1)$量子位操作。
2021-05-26 cs.CR quant-ph
On the Feasibility of Unclonable Encryption, and More
不可克隆加密是由Broadbent和Lord（TQC'20）首次提出的一种一次性加密方案，具有以下安全保证：任何非本地攻击者（A，B，C）不能同时区分两个等长消息的加密。这种概念被称为不可克隆的不可复制性。先前的工作集中在实现不可克隆加密的较弱概念，其中我们要求任何非本地对手（A，B，C）不能同时恢复整个消息m。看似无害，但理解满足不可克隆不可复制性（即使是1位消息）的加密方案的可行性仍然难以捉摸。我们在建立不可克隆加密的可行性方面取得了进展。- 证明了在量子随机预言机模型下，满足不可克隆不可篡改性的加密方案是无条件存在的。- 为了理解预言机的必要性，我们提出了一个否定的结果，规定了一个大类的加密方案不能满足不可克隆的不可克隆性。- 最后，我们还建立了另一个密切相关的原语的可行性：单比特输出点函数的复制保护。先前的工作仅建立了多位输出点函数的复制保护的可行性，或者它们实现了单位输出点函数的恒定安全错误。
2022-07-14 cs.CR quant-ph
Small Pseudo-Random Families of Matrices: Derandomizing Approximate Quantum Encryption
量子加密方案（也称为私有量子信道或状态随机化协议）是用于量子消息的一次性密码本。如果两方共享一个经典随机串，其中一方可以向另一方传输一个量子态，这样窃听者就只能得到很少或根本得不到关于传输的量子态的信息。完美的加密方案不会泄露任何关于消息的信息。近似加密方案泄漏非零（尽管很小）的信息量，但需要更短的共享随机密钥。具有短密钥的近似方案已被证明在量子密码学和信息论中有许多应用。本文首次给出了短密钥量子近似加密方案的确定性多项式时间构造。以前的构造（quant-ph/0307104）是概率性的，也就是说，它们表明，如果随机选择用于加密的运算符，那么所产生的协议很有可能是一个安全的加密方案。此外，由此产生的协议描述是指数长。我们的协议使用与概率构造相同长度（或更好长度）的密钥;为了近似加密$n$量子位，需要共享密钥的$n+o(n)$位。本文的另一个贡献是经典组合去随机化与连续空间中伪随机矩阵族的构造之间的联系。
2004-04-13 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
Unclonable Functional Encryption
本文定义并构造支持任意量子消息上多项式电路求值的量子功能加密，证明其天然具备不可克隆性，并据此得到可变密钥公钥 UE 及 QFE 对 qiO 的蕴含关系。
2025-03-14 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
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
Quantum homomorphic encryption for polynomial-sized circuits
我们提出了一种新的量子同态加密方案，该方案是紧凑的，并允许有效地评估任意多项式大小的量子线路。基于Broadbent和Jeffery的框架以及瞬时非局域量子计算领域的最新成果，我们展示了如何构建量子小工具，以完美地纠正加密量子数据上T门同态评估期间发生的错误。我们的方案可以基于任何经典的（分级）全同态加密（FHE）方案，并且除了经典方案已经使用的那些之外，不需要任何计算假设。我们的量子小工具的大小取决于经典解密函数的空间复杂度-这与当前最小化解密函数复杂度的努力非常一致。我们的方案（或它的轻微变体）提供了一些额外的优势，如理想的紧凑性，能够提供小工具“按需”，电路隐私的评估对被动的对手，和一个三轮计划盲目委托量子计算，只提出了非常有限的要求对客户端的量子能力。
2016-06-24 cs.CR 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
Unclonable Encryption, Revisited
不可克隆加密是由Broadbent和Lord（TQC'20）提出的一种加密方案，它具有以下引人注目的功能：给定一个密文，攻击者不能创建两个密文，这两个密文都解密成与原始密文相同的消息。我们重新审视这个概念，并显示以下内容：-可重用性：由Broadbent和主提出的结构有一个缺点，即它们要么保证一次性的安全性（即，加密密钥只能使用一次加密消息）在平原模型或他们保证安全的随机预言模型。构造了具有语义安全性的不可克隆加密方案。我们提出了两个结构（公钥和私钥设置）从最小的密码学假设。- 下界和广义构造：我们重新审视Broadbent和Lord的信息论一次性安全构造。攻击者在构建过程中的成功概率被保证为$0.85^n$，其中$n$是消息的长度。理解$0.5^n$的理想成功概率（可以忽略不计地接近）是否无法实现是很有趣的。我们推广他们的建设是基于更广泛的一类一夫一妻制的纠缠游戏。我们证明了一个简单的克隆攻击，成功的概率$0.71^n$对一类计划，包括Broadbent和主。我们还提出了一个$0.75^n$克隆攻击专门针对他们的计划。- 版权保护的含义：我们表明，不可克隆加密，满足一个更强的属性，称为不可克隆的不可复制性（定义的布罗德本特和主），意味着复制保护一个简单的类不可学习的功能。虽然我们目前还没有满足这个更强属性的加密方案，但这一含义展示了构建复制保护的新途径。
2021-09-15 cs.CR quant-ph
Quantum multiple gray scale images encryption scheme in the bit plane representation model
本文提出基于量子计算机的多图像加密方法，通过双阶段量子 baker 映射打乱图像和位平面，再利用混沌映射和切比雪夫多项式扩散，实现多图像加密与解密。
2026-03-22 cs.CR math.QA quant-ph
Multi-party dynamic quantum homomorphic encryption scheme based on rotation operators
本文提出一种基于旋转算子的多方动态量子同态加密方案，通过解决T门非交互同态评估误差、动态管理服务器并引入可信密钥中心，将模型扩展至多客户端多服务器，提升了量子分布式网络的实用性与安全性。
2025-05-11 math-ph math.MP quant-ph
