关于密码学与分布验证及其在量子优势中的应用
假设检验领域中最基本的问题之一是身份测试问题:判断从未知分布𝒢中采样的样本是否实际上来自于某个显式分布𝒟。已知当分布𝒟的支持集为[N]时,身份测试问题的最优样本复杂度大致为O(√N)。然而,许多感兴趣的分布(包括那些可以高效采样的分布)具有指数级大小的支持集,因此最优身份测试器也需要指数级样本。
在本研究中,该团队通过考虑受限设置来绕过这一下界。上述O(√N)样本复杂度的身份测试器被构造为不会被任何(即使是低效采样的)分布所欺骗。然而,在大多数应用中,所考虑的分布都是可高效采样的,因此只需考虑不会被高效采样分布欺骗的身份测试器就足够了。在这种情况下,该团队可以专注于使用高效身份测试器进行高效验证。
该研究团队调查了经典/量子分布的高效验证与经典/量子密码学之间的关系,并展示了以下结果:
• 每个量子(或经典)高效可采样分布都可以通过经典确定性多项式时间算法查询𝐏𝐏预言机(或概率多项式时间算法查询𝐍𝐏预言机)进行验证
• 如果单向函数存在,则没有任何足够随机的经典高效可采样分布是可高效验证的
• 如果单向函数不存在,则每个经典高效可采样分布都是可高效验证的
• 如果QEFID对存在,则存在一个量子高效可采样分布,该分布不可高效验证
• 如果单向谜题不存在,则可以使用高效量子计算机验证基于采样的量子优势
为获得这些结果,该工作引入了时间有界Kolmogorov复杂度的量子变体,并证明了其编码定理和不可压缩性。这些技术贡献似乎具有独立的研究价值。



