基于近期量子计算机的经典影子数字签名

量子力学提供的密码学原语,其安全性基于与经典密码学不同的计算复杂度假设。然而现有方案需要低噪声量子通信和长寿命量子存储器,这些能力在实际实现中仍具挑战性。该工作提出了一种仅需经典通信的量子数字签名方案,利用随机电路生成量子态的经典阴影(classical shadows)作为公钥。通过理论和数值证据,研究人员证明了从公钥(阴影)反推私钥(电路)这一任务的推测性计算难度。该方案的关键技术在于改进的状态验证原语——相比现有方法,其噪声容忍度更高且样本复杂度更低。该团队通过设计专门针对随机电路系综的高效检错码,并实验生成了32量子比特态的阴影(使用含≥80个逻辑门/≥582个物理两比特门的电路),实现了0.90±0.01保真度。随着测量样本量增加,这些硬件演示的原语构成了原理验证性量子数字签名,证明了该方案在近期的可行性。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-04 18:48

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