Quantum secure dialogue with quantum encryption
如何解决信息泄露问题成为量子对话的研究热点。为了克服量子对话中的信息泄漏问题，提出了一种在通信者之间秘密共享初始量子态的新方法，量子加密共享是利用量子加密的思想提出的。该协议使用EPR对作为私有量子密钥对传输的光子进行加密和解密，并可在旋转后重复使用。由于量子加密共享，省去了对初始量子态状态的公开宣告，从而克服了信息泄露问题。该协议的信息理论效率接近100%，远高于以往的抗信息泄漏量子对话协议。此外，该协议只需要单光子测量，几乎使用单光子作为量子资源，便于实际实现。
2022-05-04 quant-ph
Limitations on information theoretically secure quantum homomorphic encryption
同态加密是一种加密形式，它允许对加密数据进行计算而不需要解密。量子方法在委托计算环境中相关任务的成功提出了一个问题，即量子力学是否可以用于实现信息理论上安全的全同态加密。在这里，我们表明，通过信息本地化参数，确定性完全同态加密必然会产生指数开销，如果需要完美的安全性。
2014-06-10 cs.CR quant-ph
A Note on Boosting Uncloneable Encryption in Microcrypt
Columbia University（哥伦比亚大学）；New York University（纽约大学）
本文研究在微密码假设下，利用信息论不可克隆比特，通过对称密钥加密或伪随机酉变换，构造多时间安全的任意长度消息不可克隆加密方案。
2026-05-26 cs.CR quant-ph
A Simple Construction of Quantum Public-Key Encryption from Quantum-Secure One-Way Functions
量子公钥加密[Gottesman; Kawachi等人，Eurocrypt'05]通过允许公钥是量子态来推广公钥加密（PKE）。先前的工作表明，量子PKE可以从可能比实现其经典对应物所需的假设更弱的假设中构建。在这项工作中，我们表明，量子PKE可以从任何量子安全的单向函数构造。相比之下，经典PKE被认为需要更结构化的假设。我们的构造是简单的，只使用经典的密文，并满足CCA安全的强概念。
2023-03-02 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
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
Certified Everlasting Secure Collusion-Resistant Functional Encryption, and More
本文定义并构造了多种可认证永久安全密码原语，给出抗合谋 FE、PE、PKE/SKE、RNCE 与混淆电路等基于标准假设的方案。
2024-05-13 cs.CR quant-ph
Joint Encryption and Error Correction for Secure Quantum Communication
针对安全量子通信中加密与纠错分离导致开销的问题，首次提出将CSS码与三阶段协议结合的联合加密纠错集成方案，支持传输任意量子比特，具有通用性。
2025-05-26 cs.NI 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
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
Optimal Encryption of Quantum Bits
我们刻画了一套完整的协议，可以用来安全地加密n量子位使用秘密和随机的经典位。除了应用这样的量子加密协议的量子数据安全，我们的框架允许许多经典的加密协议的量子数据的概括。我们表明，没有秘密的经典数据的加密状态没有信息，2n随机经典位是信息安全的量子加密所需的最小值。此外，量子操作被证明有一个令人惊讶的结构在一个典型的内积空间。这种量子加密协议是经典的一次一密概念的推广。将量子加密与量子隐形传态联系起来，给出了一种新的量子隐形传态最优性的证明。
2000-03-21 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
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 secure direct communication with pure entangled states
提出了一种非最大纠缠态的量子安全直接通信协议。通信双方利用诱饵光子来检查窃听。在保证量子信道安全性的前提下，发送方利用受控非操作和冯诺依曼测量对秘密信息进行编码并传输给接收方。该协议简单易行，在现有技术条件下易于实现。我们还证明了该协议在噪声量子信道中是安全的。
2006-06-29 quant-ph
Error-tolerant secure key leasing for quantum decryption keys in public-key encryption
Graduate School of Informatics, Nagoya University（名古屋大学情报学研究科）；Information Technology R&D Center, Mitsubishi Electric Corporation（三菱电机株式会社信息技术研发中心）
提出首个用于公钥加密的容错安全密钥租赁协议，由出租方和承租方构成。出租方将密钥编码为量子态出租，能检查承租方是否诚实地归还密钥，即使密钥有噪声也可行，还给出分析容错与安全权衡的框架。
2026-07-07 quant-ph
New Approach to Quantum Key Distribution Via Quantum Encryption
本文研究了Zhang，Li和Guo基于量子加密协议[ $\text{Phys. Rev. A} \textbf{64}, 24302 (2001)$ ]的量子密钥分发的安全性，证明了该协议对Eve的某些攻击是不安全的，并且Eve有一半的概率在不被双方发现的情况下获得了全部密钥.该协议的主要缺陷是存在一种攻击策略，通过该策略，Eve可以将Alice和Bob之间先前共享的Bell状态改变为她自己与Alice和Bob之间的两个Bell状态。因此，我们表明，概率$1/d$其推广到$d$维系统是不安全的，并表明其扩展到更多的合作伙伴的情况下，可重用的GHZ状态是不安全的，并与概率一半夏娃得到所有的密钥，而不被双方检测到。在下文中，我们将展示如何在更高维度中修复这些协议。
2006-04-25 quant-ph
Reverse Delegated Training and Private Inference via Perfectly-Secure Quantum Homomorphic Encryption
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
本文提出利用完美安全量子同态加密实现量子神经网络的反委托训练和隐私推断，通过Clifford+T分解构建加密模型并保护隐私。
2026-02-13 cs.NE quant-ph
Controlled Secure Direct Communication by Using GHZ Entangled State
利用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态，通过交换量子纠缠和局域幺正操作，提出了一种可控安全的直接通信协议.由于在纠缠态成功分发后，消息仅通过本地操作和公共信道传输，因此该协议可以保护通信免受破坏旅行量子比特类型的攻击。该方案也可以推广到多方控制系统。
2006-01-21 quant-ph
Privacy and correctness trade-offs for information-theoretically secure quantum homomorphic encryption
本文为信息论安全的量子同态加密定义了电路隐私，并将量子不经意传输归约到量子同态加密，从而揭示一大类协议（含仅支持Clifford电路的方案）中电路隐私、数据隐私与正确性之间的根本权衡。
2023-04-04 cs.CR quant-ph
Secure and Efficient Quantum Signature Scheme Based on the Controlled Unitary Operations Encryption
本文针对仲裁量子签名中QOTP易受攻击的问题，提出基于链式受控酉操作的高效AQS协议，有效防止否认与伪造攻击，为量子签名协议发展提供新思路。
2025-07-14 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
A Quantum-Secure Voting Framework Using QKD, Dual-Key Symmetric Encryption, and Verifiable Receipts
本文提出融合 QKD、双密钥对称加密与可验证收据的量子安全投票框架，并通过 MQTT 模拟量子与经典信道，验证其低延迟、低错误率的高效大规模投票处理能力。
2025-10-03 cs.CR 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
Experimental Demonstration of Quantum Fully Homomorphic Encryption with Application in a Two-Party Secure Protocol
完全同态加密系统向未授权方隐藏数据，同时仍然允许他们对加密数据执行计算。除了允许用户将计算委托给更强大的服务器而不泄露其输入的直接好处之外，完全同态密码系统可以用作构建许多密码功能的构建块。直到2009年，设计这样一个方案仍然是一个悬而未决的问题，这是这个想法首次提出的几十年后，在过去的几年里，这种功能已经推广到了量子机器的世界。在这里实现的量子方案之前，量子方案能够在通常与同态加密相关的特定用例中复制一些特征，但缺乏其他关键属性，例如，依赖于持续的交互来执行计算或泄漏有关加密数据的信息。我们提出了量子全同态加密方案的第一个实验实现。我们进一步提出了一个玩具两方安全计算任务，使我们的计划。最后，作为我们的实现的一部分，我们还展示了后选择性两量子位线性光学控制相位门，当与替代实现（例如，具有后选择性受控$Z$或受控$X$门（1/9）相比时，该后选择性两量子位线性光学控制相位门具有高得多的后选择成功概率（1/2）。
2018-11-06 physics.optics quant-ph
One-out-of-Many Unclonable Cryptography: Definitions, Constructions, and More
本文提出多选一不可克隆安全概念，并基于 LWE 与一次性强反盗版 SDE，在标准模型中构造不可克隆加密、点函数复制保护和谓词加密。
2023-02-20 cs.CR quant-ph
On the Feasibility of Simulation-Secure Quantum Functional Encryption
Université de Montréal (DIRO)（蒙特利尔大学）；University of Ottawa（渥太华大学）；CISPA Helmholtz Center for Information Security（CISPA赫尔姆霍兹信息安全中心）；Saarland University（萨尔兰大学）
该研究证明了在量子领域实现功能加密的模拟安全性是不可能的，并展示了伪随机态的不可压缩性质。
2026-10-14 cs.CR quant-ph
An Ideal Random Number Generator Based on Quantum Fluctuations and Rotating Wheel for Secure Image Encryption
National Institute of Technology Durgapur（印度杜尔加普尔国家理工学院）；S.N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）
本文提出基于量子涨落和算法启发的旋转轮混合随机数生成器，用于图像加密，实验显示其具有高安全性和高效性，适用于移动医疗等应用。
2026-03-13 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
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
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
