#impossibility

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👥 作者: Fuyuki Kitagawa, Ryo Nishimaki, Agi Villanyi, Takashi Yamakawa

该论文针对量子计算-经典通信(QCCC)密钥协商协议的不可能性问题取得了重要进展。作者在量子随机预言机模型(QROM)下,构造了针对两类受限设置的无条件攻击(即攻击者计算能力无界,仅以多项式次查询即可恢复密钥)。第一类为两消息设置:假设 Alice 在第一轮仅对预言机进行经典查询,且发送给 Bob 的消息为经典比特串,但双方在后续计算中可执行任意量子计算、进行量子查询,并在第二轮发送量子态。该攻击基于 Austrin 等人(CRYPTO 2022)的重查询学习技术和 Katz-Sela(arXiv 2401.14319)的重编程技术。第二类为轮数无关设置:作者证明 Barak-Mahmoody(CRYPTO 2009; J. Cryptology 2017)的攻击可扩展到多轮场景,前提是 Alice 和 Bob 使用经典通信,且除最后一轮外的所有轮次仅进行经典预言机查询。在两种设置下,只要诚实参与者的查询次数上界为 poly(λ),且合法协商成功的概率为逆多项式,攻击者就能以 poly(λ) 次查询成功恢复密钥。该结果进一步推论:在 QROM 中,当密钥生成具有经典预言机访问时,任何针对经典消息的、完美性有缺陷(即有一定错误概率)的量子公钥加密(PKE)方案都无法存在,即使加密、解密和密文均为量子形式。特别地,该否定结果适用于 Bartusek 和 Khurana(CRYPTO 2025)基于两轮 OSP 构造的、完美性有缺陷的 PKE(对于单比特明文),只要经典 OSP 发送方仅进行经典随机预言机查询。这项研究从理论上划定了量子密钥协商在特定模型下的可行性边界,对后量子密码协议的设计具有指导意义。

💡 推荐理由: 该研究从理论层面否定了特定模型下具有不完美完备性的量子密钥协商的存在性,为密码学家敲响警钟:在 QROM 中依赖经典查询模式的协议可能存在隐藏攻击面,需重新审视现有构造的安全性假设。

🎯 建议动作: 研究跟进

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