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该论文提出一个基于量子计算的一次性签名(one-shot signature)方案,并给出了预混淆(pre-obfuscation)电路级实现。一次性签名是一种特殊的数字签名,每个密钥对只能用于签署一条消息,但具有广泛的应用场景,例如委托签名、安全令牌转移以及公开可验证的随机数生成。论文的核心方法是利用可穿刺伪随机函数(puncturable pseudorandom function)的输出,构建一个随机仿射陪集(affine coset)上的叠加态,并设计一个测试陪集成员资格的量子电路。签名过程将量子密钥与消息字符串一起处理,生成经典签名,而验证可由经典验证者在多项式时间内高效完成,无需量子计算能力。该方案具有无算法错误的特性,即签名和验证流程具有完美正确性。在资源消耗方面,逻辑量子比特数量为 Θ(κ log(r) + n + l),其中 r 是公钥大小,n+l 是签名大小,l 是消息长度,κ = Ω(n) 是密码安全参数;门复杂度为 Θ(n³ + nl)。论文还针对不同 n 值给出了具体的量子比特和门数量估算,并指出了为实现对抗经典和量子多项式时间攻击的安全性,需要在哪些电路组件上施加混淆(obfuscation)。该工作为量子密码学中的实用签名方案提供了理论框架和硬件实现基础,适合量子计算、密码学以及安全协议设计领域的研究者阅读。
💡 推荐理由: 量子一次性签名方案结合了量子计算的优势,提供可经典验证的高效签名,对于防抵赖、令牌安全转移等场景有重要价值。
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