可扩展且(量子访问)自适应的伪随机量子态及类伪随机函数量子态生成器

伪随机量子态(PRS)与伪随机类函数量子态(PRFS)生成器分别是伪随机生成器和伪随机函数的量子对应物。研究表明,即使BQP=QMA(相对于量子预言机)或P=NP(相对于经典预言机),PRS(及PRFS)仍可能存在——这些条件下一方函数(相对于相应预言机)无法存在。因此,这些对象可能比量子安全单向函数更弱,而后者可用于构建量子密码系统。PRS与PRFS构造的一个理想特性是可扩展性,即确保安全参数λ(决定其与哈尔随机态的不可区分性)远大于n(输出态的量子比特数),这在某些应用场景中至关重要。该团队提出了一种等距过程来制备可任意接近随机性的量子态(真实随机情况下与哈尔随机态的迹距离可任意小,伪随机情况下区分优势可任意小)。该过程提供了一种无需与环境产生纠缠或关联的可扩展PRS新方法,由此自然推导出首个基于量子安全单向函数的可扩展(量子可访问)自适应PRFS构造。该PRFS构造可衍生多种原语,包括长输入PRFS、短输入PRFS、短输出PRFS、非自适应PRFS及经典可访问自适应PRFS。这一新构造可能有助于简化微观密码学体系的复杂性。

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