Construction of Quantum Computaional Infrastracture towards Quantum Information Society

面向量子信息社会的量子计算基础设施建设

• 批准号: 21H04879
• 负责人: 小柴 健史
• 金额: $ 26.54万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04879/
• 关键词: 量子暗号理論; 量子プロトコル; 量子アルゴリズム; 秘密同時メッセージプロトコル; 量子分散アルゴリズム; 定数深さ量子回路; 安全性定量化法; リング署名; 量子計算; 量子暗号; 計算モデル; 暗号理論

量子クラウド計算実現の構成要素として, 参加者の入力を他参加者から秘密にしたまま計算を行う秘密計算の一形態である秘密同時メッセージプロトコルの量子版を初めて導入し, ある問題に対して事前共有量子エンタングルメントを利用することで指数関数的に通信量が改良できることを示した. さらに等価性判定問題を一般化した問題やAND関数についても事前共有エンタングルメントによって通信量を削減できることを示した. 事前乱数共有での量子秘密同時メッセージプロトコルにおいて安全性を保証するためには通信量のオーバーヘッドが不可避であることも証明した. また分散ネットワーク環境において, グラフ理論で重要な問題に対する効率的な量子分散アルゴリズムを構築した. 計算資源限定下の量子計算機, 特に定数深さ量子回路の研究を推進し, 一般のノイズを許したモデルにおける定数深さ量子回路での量子優位性を示唆する結果を得た. さらに, 定数深さ量子回路による量子性検証プロトコルを構築した. 量子計算の暗号への脅威に対応するための技術として, ゲーム理論的な安全性評価において従来研究での確率分布間の全変動距離を用いた識別不能性評価の代わりにHellinger距離による新しい安全性定量化手法を導入し, 必要な距離の程度を緩和できることを示し, より妥当な安全性評価が可能であることを明らかにした. また暗号理論で重要な再利用ハッシュ補題は全変動距離で定式化されるが, Hellinger距離に対しても成立することも証明した. さらに耐量子性を持つ暗号プロトコルとして新しいリング署名の構成法を提案した. ユーザがリングと呼ばれるユーザ集合のメンバーとしてメッセージに署名することを可能にするリング署名では, 署名の偽造不可能性に加え, リング内の誰がメッセージに署名したかを秘匿する匿名性も要求されるが, 本提案は標準的な仮定の状況で耐量子性が保証される情報理論的匿名性を持つ一般的構成を初めて与えている.

Quantum computing implementation components, the participant's input force to other participants to conduct secret computing, a form of secret computing, secret and simultaneous quantum computing, the initial introduction of quantum version, the problem of prior shared quantum computing, the use of exponential correlation, the improvement of traffic. The problem of equality determination is generalized, AND the problem of relationship is reduced. This proves that the quantum secrets shared by random numbers in advance can ensure the security of the network and the traffic is inevitable. The theory of quantum dispersion is an important problem in the construction of quantum dispersion systems. Quantum computers with limited computing resources, especially quantum circuits with fixed numbers, are advancing, and general results showing quantum optimality of quantum circuits with fixed numbers are obtained. Today, quantum circuits are constructed in a number of deep quantum circuits. Quantum computing is a new method for evaluating the security of quantum computing systems. It is necessary to study the security of quantum computing systems theoretically and quantitatively. It is necessary to reduce the necessary distance between quantum computing systems and to evaluate the security of quantum computing systems. The Hellinger distance is proved to be valid in the theory of reutilization. A new method for the formation of a signature is proposed. In addition to the possibility of signature forgery, the anonymity requirement of the proposed information theory is to maintain the general composition of the anonymous nature of the information theory, which is to guarantee the quantum resistance of the standard.

项目成果

Lower Bounds for Induced Cycle Detection in Distributed Computing

分布式计算中诱导循环检测的下限

• 发表时间: 2021
• 期刊: Proceedings of the 32nd International Symposium on Algorithms and Computation (ISAAC 2021)
• 作者: 尾家 慶彦;三分一 史和;越久 仁敬;Hirrlinger Johannes;Swen H?lsmann;François Le Gall and Masayuki Miyamoto
• 通讯作者: François Le Gall and Masayuki Miyamoto

秘密同時通信と条件付き秘密開示に対する乱数複雑度

秘密同时通信和条件秘密泄露的随机复杂度

• 发表时间: 2022
• 作者: 河内 亮周;吉田 真紀
• 通讯作者: 吉田 真紀

セキュリティ定量化のための理論的枠組み

安全量化的理论框架

• 发表时间: 2022
• 作者: Shin Nishio;Nicolo Lo Piparo;Michael Hanks;William Munro;Kae Nemoto;安永憲司
• 通讯作者: 安永憲司

A Commitment Scheme with Output Locality-3 Fit for the IoT Device

适合物联网设备的Output Locality-3承诺方案

• DOI: 10.1155/2021/2949513
• 发表时间: 2021
• 期刊: Security and Communication Networks
• 作者: Hideaki Miyaji;Yuntao Wang;Akinori Kawachi;and Atsuko Miyaji
• 通讯作者: and Atsuko Miyaji

Replacing Probability Distributions in Security Games via Hellinger Distance

• DOI: 10.4230/lipics.itc.2021.17
• 发表时间: 2021
• 作者: Kenji Yasunaga