基于纠缠态的可验证量子不经意传输协议
Verifiable quantum oblivious transfer protocol based on entangled states
摘要:
这篇论文被撤回了。
英文摘要:
This paper has been withdrawn.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。
Verifiable quantum oblivious transfer protocol based on entangled states
M. Ardehali
这篇论文被撤回了。
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继续探索
General criterion for oblivious remote state preparation
给出了一般精确远程状态准备(RSP)协议是不经意的一个充要条件,即不能从经典消息中获取关于目标状态的信息.一种新的标准,在换向关系也来自确定性的确切协议的存在,其中爱丽丝的测量本征态是相互相关的固定线性算子类似鲍勃的幺正。对于非最大纠缠资源,它提供了一个简单的方法来搜索RSP协议。作为一个例子,我们展示了如何减少部分纠缠资源的情况下,最大纠缠的,我们构建RSP协议利用阿贝尔群的不可约表示的结构。
Oblivious transfer and quantum channels
我们发现,不经意传输可以被看作是一个量子信道的经典模拟在相同的意义上的非本地盒是最大纠缠量子比特。
An Experimental Implementation of Oblivious Transfer in the Noisy Storage Model
密码学在我们日常生活中的重要性在我们日益数字化的世界中继续增长。不经意传输(OT)一直是一个基本的和重要的密码原语,因为它是已知的,一般的两方密码任务可以从这个基本的构建块。在这里,我们展示了1-2随机不经意传输(ROT)协议的实验实现,通过在修改后的纠缠量子密钥分发系统中对偏振纠缠光子对进行测量,然后进行所有必要的经典后处理,包括单向纠错。我们在3分钟内成功交换了1,366位ROT字符串,并在噪声存储模型下进行了完整的安全分析,考虑了所有实验错误率和有限大小效应。这证明了使用当今量子技术实现安全的两方协议的可行性。
Location-Oblivious Data Transfer with Flying Entangled Qudits
我们提出了一个简单而实用的量子协议,涉及两个不信任的机构在闵可夫斯基空间,它允许爱丽丝传输数据到鲍勃在一个时空位置,既不能提前预测。位置取决于Alice和Bob的动作。该协议无条件地向爱丽丝保证,鲍勃在随机确定的位置学习数据;它向鲍勃保证,即使在协议完成后,爱丽丝也不会学习传输位置。所实现的任务是在一个对传输者隐藏的时空位置传输数据,在非相对论量子密码学中没有精确的模拟。它进一步说明了相对论性量子理论的新的密码学应用的范围。
Continuous-Variable Protocol for Oblivious Transfer in the Noisy-Storage Model
密码协议是我们信息社会的支柱。这包括两方协议,提供对不信任玩家的保护。这种协议可以从称为不经意传输的基本原语构建。我们提出并实验证明了第一个用于光学连续变量系统的不经意传输的量子协议,并在噪声存储模型下证明了其安全性。该模型允许通过发送比攻击者在协议期间可以可靠存储的更多的量子信号来建立安全性。的安全性证明是基于新的不确定性关系,我们推导出连续变量系统,不同的量子密钥分发中使用的。我们实验证明了所提出的不经意传输协议的各种信道损耗,使用纠缠双模压缩态测量平衡零差检测。我们的工作使任意两方量子密码协议的实现与连续变量通信系统。
Resource requirements of private quantum channels and consequence for oblivious remote state preparation
香农在著名的著作中指出,n比特的共享密钥是必要的,并且足以以信息理论上安全的方式传输n比特的经典信息。Ambainis、Mosca、Tapp和de Wolf在quant-ph/0003101中考虑了一种更一般的设置,称为专用量子信道,其中需要传输的不是经典信息,而是量子态,并且只允许单向通信。他们表明,在这种情况下,2n比特的共享密钥是必要的,足以传输n比特状态。我们考虑最一般的设置,其中我们允许所有可能的组合,即我们让输入被传输,发送的消息和共享资源是经典/量子的。我们开发了一个通用框架,通过该框架,我们能够在所有这些情况下显示通信/共享资源的严格界限,这包括Shannon和Ambainis等人的结果。作为我们的论点的结果,我们还表明,在单向不经意的远程状态准备协议中,用于传输n量子比特纯态,通信的熵必须是2n,并且共享资源的纠缠度量必须是n。这推广了Leung和Shor的结果,在共享资源最大纠缠的特殊情况下,例如EPR对,通信长度上显示出相同的界,从而解决了他们的论文中提出的关于没有最大纠缠共享资源的协议的一个公开问题。
Highly-entangled, highly-doped states that are efficiently cross-device verifiable
本文提出一类高纠缠且无法被对数非克利福德门电路近似的量子态,证明贝尔采样可实现高效的跨设备内积估计,且方案可扩展、鲁棒,适用于量子密码与验证。
One-out-of-two Quantum Oblivious Transfer based on Nonorthogonal States
提出了一种简单有效的基于非正交态的二选一量子不经意传输协议。量子比特的非正交特性使得量子比特对某些操作具有免疫性,从而达到丢弃消息的不可逆目标,从而产生二选一的选择效应。此外,它还可以防止非法代理的纠缠作弊。由此产生的QOT协议因此直接建立在量子资源上,而不是建立在两级结构上,该结构必须首先使用量子资源创建两个经典密钥(全有或全无QOT),然后从那里建立二选一协议。此外,所提出的协议允许爱丽丝测试鲍勃的忠诚度通过比较测量结果。此外,与不去定理的关系进行了详细讨论,这种关系往往被忽视在其他研究。对该协议的不可行性定理讨论和安全性分析表明,该协议不属于不可行性定理的约束,并且对外部攻击和内部攻击都是安全的。此外,功效分析表明,该协议是更有效的比其他两级结构的协议。
Secure Multi-Party Biometric Verification using QKD assisted Quantum Oblivious Transfer
本文提出 QKD 辅助的 QOT 安全多方生物特征验证系统,在纠缠物理层上集成密钥后处理与认证,并通过 MASCOT 完成隐私保护指纹匹配。
Verifiable measurement-only blind quantum computing with stabilizer testing
介绍了一种简单的可验证测量的盲量子计算协议。客户端的Alice只能进行单量子比特的测量,而服务器端的Bob可以生成并存储纠缠的多量子比特状态。Bob生成图状态的副本,这是基于测量的量子计算的通用资源状态,并将其中的每个量子比特逐个发送给Alice。爱丽丝根据她的程序自适应地测量每个量子位。如果Bob是诚实的,他生成正确的图状态,因此Alice可以获得正确的计算结果。在安全性方面,无论Bob做什么,由于无信令原则,Bob都无法获知Alice的计算信息。此外,邪恶的Bob不一定发送正确图状态的副本,但Alice可以通过直接验证某些副本的稳定器来检查Bob状态的正确性。
Quantum-State Oblivious Transfer over Quantum Erasure Channels
研究量子擦除信道上信息论安全的量子态不经意传输,提出有限块长界并证明恶意与诚实但好奇情形容量相同。
Rigidity of quantum steering and one-sided device-independent verifiable quantum computation
自爱因斯坦、波多尔斯基和罗森(1935)的工作以来,关联和纠缠之间的关系在理解量子理论方面发挥了重要作用。Tsirelson(1980)证明,当适当测量时,两方共享的贝尔态可以达到量子力学所允许的最大非局域关联。相反,Reichardt,Unger和Vazirani(2013)表明,在一系列重复测量中观察到最大相关值,意味着潜在的量子态接近于最大纠缠态的张量积,而且,它是根据理想策略测量的。然而,这种强刚性的结果是有很高代价的,需要测试大量的纠缠对。在本文中,我们提出了一个显着的改进,在开销方面,而不是考虑量子转向的设备的一方是可信的。我们首先展示了一个强大的单边设备独立版本的自我测试,其特征在于共享的状态和测量运营商的两方达到一定的界限。我们表明,这个界是最佳的常数因子,我们概括的结果,最一般的攻击。这导致我们的刚性定理最大转向相关。作为一个关键的应用,我们给出了一个单边的设备无关的协议,可验证的委托量子计算,并比较它与其他现有的协议,突出的信任成本假设。最后,我们证明了在合理的假设下,为了运行某种类型的验证协议而共享的状态必须酉等价于完美的Bell状态。
Verifier-on-a-Leash: new schemes for verifiable delegated quantum computation, with quasilinear resources
可靠地证明量子设备执行的计算结果的问题正在迅速获得相关性。我们提出了两个协议的经典验证可验证的量子计算委托给两个非通信,但纠缠的量子证明。我们的协议具有接近最优的复杂性,在验证者和诚实证明者所使用的总资源方面,每一方的操作总数,包括诚实证明者所需的纠缠量子比特对的数量,缩放为$O(g\log g)$,用于委托大小为$g$的电路。这与以前的协议相反,以前的协议都需要非常大的多项式开销。我们的第一个协议需要在被委托的电路的深度上线性的回合数,并且是盲的,这意味着两个证明者都不能学习被委托的电路。第二个协议不是盲目的,但只需要恒定数量的交互轮数。我们的主要技术创新是一个有效的刚性定理,它允许验证器测试,两个纠缠的证明者执行测量指定的任意$m$ -量子位张量积的单量子位克利福德观测值在各自的一半的$m$共享EPR对,具有鲁棒性,是独立的$m$。我们的两个证明者经典验证者委托协议是通过将这个刚性定理与Broadbent(Theory of Computing,2018)介绍的用于量子计算的可验证委托的单证明者量子验证者协议相结合而获得的。
Robustness and device independence of verifiable blind quantum computing
理论和实验量子计算的最新进展使我们更接近可扩展的量子计算设备。这使得需要及时验证量子操作的正确功能的协议,并导致了量子验证领域。在本文中,我们解决的关键挑战,使量子验证协议适用于实验实现。我们证明了Fitzsimons和Kashefi(2012)的单服务器可验证通用盲量子计算协议在最一般情况下的鲁棒性。这包括对偏离的输入状态的净化掌握在对抗服务器手中的情况。证明的鲁棒性允许该协议与我们给出的设备无关的状态断层扫描协议组合,该协议基于Reichardt,Unger和Vazirani(2013)提出的CHSH游戏的刚性。由此产生的复合协议具有较低的轮复杂度的纠缠量子服务器的验证与经典的验证器,正如我们所示,可以容错。
On the Power of Oblivious State Preparation
提出不经意态制备(OSP)原语,统一量子服务器与经典客户端交互技术,证明其可由陷门爪函数实现,并蕴含量子性证明、量子货币、量子FHE等应用,且OSP蕴含不经意传输和公钥加密,揭示经典缰绳方法中公钥密码学的必要性。
Verifiable and Collusion-Resistant Multi-Party Quantum Private Set Operations
提出一种基于旋转量子构造的多方阈值私有交集协议,通过隐藏标签测量和OLE内积实现阈值判定,无需第三方解释结果,并利用IBM Qiskit验证可行性。
A robust and composable device-independent protocol for oblivious transfer using (fully) untrusted quantum devices in the bounded storage model
本文提出一种鲁棒且可组合的设备无关OT协议,利用Magic Square设备在受限存储模型中,通过混合策略证明安全性,解决了设备无关双方不信任密码学中的主要开放问题。
Quantum Entanglement Halves the Oblivious Update Bandwidth
该研究探讨了在有限域F_q上使用(n,k) MDS编码分布式存储时,当单个消息符号更新且帮助节点和旧节点不知具体位置时,量子纠缠可将更新带宽降低至经典方法的一半。
Check-based generation of one-time tables using qutrits
一次性表是一类双方相关性,可以帮助实现信息理论上安全的双方(交互式)经典或量子计算。在这项工作中,我们提出了一个二分量子协议生成一个简单的类型的一次性表(在Popescu-Rohrlich非定域盒的相关性)与部分安全。然后,我们表明,通过运行第一个协议的许多实例,并对其中一些进行检查,可以实现渐近信息理论上安全的一次性表的生成。第一个协议是从一个半诚实的量子不经意传输协议,与一些变化,使没有纠缠态需要准备,和通信只涉及一个qutrit在每个方向。我们表明,在第一个协议中的一些信息权衡是类似的半诚实的不经意传输协议。从半诚实量子不经意传输协议中的猜测概率的一个不等式出发,得到了某些生成一次表协议中的猜测概率的两类不等式.
Four-qubit photonic system for publicly verifiable quantum random numbers and generation of public and private key
本研究提出并实验验证了可配置四比特光子系统,可生成可公开验证的量子随机数与公私钥,纠缠验证通过率约97.9%,验证了小规模多比特光子系统在量子安全领域的实用价值。
Best-of-Both-Worlds Multiparty Quantum Computation with Publicly Verifiable Identifiable Abort
针对多方量子计算中恶意方身份需公开验证的问题,本文提出首个具备公开可验证可识别中止(PVIA)的MPQC协议,并实现两全其美安全性,在诚实多数时保证输出交付,否则安全中止。
Device-Independent Verifiable Blind Quantum Computation
随着实验性量子处理器的进展不断推进,验证此类设备的正确操作的问题正成为一个紧迫的问题。最近发现的用于验证纠缠但非通信量子处理器执行的计算的协议,有望以完全独立于设备的方式证明任意量子计算的正确性。不幸的是,所有已知的方案都具有令人望而却步的开销,其中资源缩放为构成计算的门的数量的极高次数多项式。在这里,我们提出了一种新的方法的基础上相结合的验证盲量子计算和贝尔状态自测试。这种方法极大地减少了开销,资源扩展为门的数量仅为$O(m^4\ln m)$。
Exact log-depth preparation of highly entangled matrix product states
提出基于块编码校正映射和等距振幅放大的方法,实现矩阵乘积态的精确制备,将电路深度降低至~O(χ² log L + χ⁴),并推广到非平移不变情形。
Multiplication triples from entangled quantum resources
本文利用纠缠量子图态设计三方测量协议,在仅需一对诚实方和弱裁判的条件下生成二进制乘法三元组,证明其完美隐私,并用于构造 OT 与任意 $N$ 方布尔 MPC。
Probing the robustness of various self-testing protocols for multipartite entangled states
研究多体纠缠态中GHZ态自测试协议的稳健性,利用解析算子不等式框架,通过比较基于Svetlichny和MABK贝尔算子构建的自测试方案的保真度界限,发现基于Svetlichny算子的方案更稳健,是现实噪声场景中GHZ态设备无关认证的有利候选。
Nonlocal Correlation of Spin in High Energy Physics
非定域性是量子理论的一个重要特征,它反映在纠缠系统对贝尔不等式的违反上。电磁场和无质量量子之外的实验检验对于理解不同量子相互作用中的非定域性具有重要意义。在这项工作中,我们建立了一个推广的Clauser-Horne不等式,特别适用于高能物理过程,这是量子力学干涉自由。我们发现,在赝标夸克偶素排他衰变为纠缠$Λ\barΛ$对的过程中,不等式可以被打破,并且在高能实验中得到验证,如BES III或BELLE II。
Quantum protocol for electronic voting without election authorities
电子投票是一种非常有用但具有挑战性的基于互联网的协议,尽管有许多理论方法和不同程度的成功实现,但由于可靠性和安全性问题,仍然是一个有争议的话题。在这里,我们提出了一个量子协议,利用不可信的多方纠缠源进行选举,而不依赖于选举当局,同时广播或计算假设,其结果是公开验证。安全性的水平直接取决于共享的多体纠缠量子态的保真度,并且该协议可以很容易地实现为少数选民与国家的最先进的光子技术。
Verifiable measurement-based quantum random sampling with trapped ions
该研究在囚禁离子处理器上实现基于测量的可验证量子随机采样,利用随机簇态结构和量子比特循环扩展可采样状态,并通过高效保真度估计与交叉熵基准比较验证结果。
Probabilities from Entanglement, Born's Rule from Envariance
我展示了概率如何出现在量子物理中,通过探索{ \it环境辅助不变性}或{ \it不变性}的影响,最近发现的纠缠量子系统所表现出的对称性。完美纠缠的“钟形”态的不变性可以用来严格证明观察者完全不知道纠缠对中任何一个成员的任何测量结果。对于更一般的状态,不变性导致玻恩规则,$p_k \propto |ψ_k|^2$用于与施密特状态相关的结果。以这种方式导出的概率是系统基本状态的客观反映--它们代表了实验上可验证的对称性,而不仅仅是观察者的主观“知识状态”。基于方差的方法进行了比较,并发现优于前量子定义的概率,包括{ \it标准定义}的基础上的“无差异原则”由于拉普拉斯,和{ \it相对频率的方法}主张冯米塞斯。不变性对量子理论解释的意义超出了玻恩定则的推导:不变性足以建立复合系统演化态矢量的优先分支的动力学独立性,从而得出{ \it环境诱导的指针态超选择(einselection)},这通常是通过呼吁退相干而得出的。玻恩概率法则的不变起源为无知(以及信息)与量子态的本质之间的关系提供了新的线索。
EFaaS: A Quantum-Classical Serverless Entangled Scheduler for Hybrid Variational Algorithms
针对混合变分量子算法中经典-量子迭代循环因解耦批队列导致的巨大时延问题,提出EFaaS无服务器中间件,通过校准感知放置、双资源公平排队调度和经典推测执行抽象,显著降低下次执行时间、提升量子利用率和收敛速度。
Unconditional privacy over channels which cannot convey quantum information
通过发送处于特殊准备的量子态的系统,双方可以在窃听者无法监听的情况下进行通信。这种被称为量子密码学的技术使人们能够验证量子系统的状态没有被篡改,因此无论窃听者的力量如何,人们都可以获得隐私。所有以前的协议都依赖于忠实地发送量子态的能力。事实上,直到最近,它们都可以简化为一个协议,通过共享最大纠缠态来确保安全性。在这里,我们表明这不需要是这样的情况-一个可以获得可验证的隐私,甚至通过一些通道,不能被用来可靠地发送量子态。
Anonymous and secret communication in quantum networks
安全通信是量子网络的关键应用之一。近年来,在经典通信协议中对身份保护的需求之后,量子网络也出现了对匿名性的需求。在这里,我们证明了量子物理学允许各方-除了通过网络安全地通信-还可以保持他们的身份秘密。我们通过在量子网络中共享多体纠缠态来实现这样一个匿名的量子会议密钥协商。我们演示了协议与四方和建立密钥的网络子集-不同的组合的两个和三个缔约方-同时保持参与方的匿名。我们还表明,该协议是可验证的,并运行多个密钥生成和验证例程。因此,我们的工作解决了网络通信的关键挑战之一:保持通信方的身份私密。
The Entangled Quantum Polynomial Hierarchy Collapses
本文引入纠缠量子多项式层次结构QEPH,证明其坍缩至第二层且等于QRG(1);还提出DistributionQCPH并证明其与QCPH等价,同时解决了PH和QCPH包含于QPH的开放问题。
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