#qrom

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👥 作者: Dakshita Khurana, Bhaskar Roberts, Avishay Tal

该论文研究量子计算中的可认证随机性协议,特别是在量子随机预言机模型(QROM)下,如何让一个量子证明者向经典验证者证明自己确实执行了量子计算,并从中产生可验证的随机数。此前,Yamakawa 和 Zhandry(J. ACM 2024)提出了一种量子性证明方案,其中量子证明者需要对一个公开可计算函数 H 采样一个码字原像。他们猜想,对于任何 H,成功的证明者必然从一个高熵分布中采样答案,从而可以提取随机性。但他们只能在 Aaronson-Ambainis 猜想成立的前提下证明其安全性。本文的主要贡献是无条件地证明了 Yamakawa-Zhandry 可认证随机性协议的安全性,摆脱了对未证明猜想的依赖。具体而言,作者证明了对于低查询深度的量子敌手——即最多进行 o(log λ) 次自适应量子查询的敌手——该协议是安全的。这里的查询深度是指敌手对随机预言机的量子查询层数,类似电路深度。该证明采用了新的技术,可能涉及量子查询复杂性和随机性提取的深刻联系。论文为可认证随机性提供了更坚实的理论基础,并可能对量子密码学、随机数生成验证以及量子优势的认证产生重要影响。适合对量子密码学、量子复杂性理论以及可验证量子计算感兴趣的研究人员阅读,尤其关注理论安全性证明的读者。

💡 推荐理由: 该研究强化了可认证随机性协议的理论基础,减少了安全性对未证实猜想的依赖,为量子随机性生成与验证提供了更可靠的保障,是量子密码学的前沿进展。

🎯 建议动作: 研究跟进

排序因子: 来自 arXiv 其他板块 (+2) | Community 数据源 (+1) | LLM 评分加成 (+0.5)
👥 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

排序因子: 来自 arXiv 其他板块 (+2) | Community 数据源 (+1) | LLM 评分加成 (+0.5)