secure cloud quantum computing based on local Hamiltonian

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17K12637
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 森前 智行 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (50708302)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 量子暗号

Outline of Annual Research Achievements

量子対話型証明とハミルトニアンに基づく検証つきセキュアクラウド量子計算について研究を行った。特に、2体局所ハミルトニアンのQMA完全性に基づき、Setupアルゴリズムは証明者には量子状態を、検証者には古典の情報を送り、証明は古典、検証アルゴリズムも古典であるようなQMAのNon-interactive proofを作った。これは、以前私が構築したPost hocプロトコルにおいて、量子的証明を送る代わりに、あらかじめシェアされたBell pairを使って量子テレポーテーションするアイデアに基づいている。また、Broadbent-GriloによるQMAのシンプルなZero知識証明をベースにして、古典証明によるInformation theoretically secure and zero-knowledgeなNIZKを構成した。上記のNon-interactive proofと似ているが、Setupアルゴリズムは検証者には一部の情報しか送らない。これにより、Local simulatabilityを使ってZero-knolwdgeを達成することができる。さらに、これにOblivious transferを加えることにより、Classical CRS＋検証者から証明者への一方向量子メッセージ送信SetupによるNIZKを作ることにも成功した。