Commitment scheme is a central task in cryptography, where a party (typically called a prover) stores a piece of information (e.g., a bit string) with the promise of not changing it. This information can be accessed by another party (typically called the verifier), who can later learn the information and verify that it was not meddled with. Merkle tree is a well-known construction for doing so in a succinct manner, in which the verifier can learn any part of the information by receiving a short proof from the honest prover. Despite its significance in classical cryptography, there was no quantum analog of the Merkle tree. A direct generalization using the Quantum Random Oracle Model (QROM) does not seem to be secure. In this work, we propose the quantum Merkle tree. It is based on what we call the Quantum Haar Random Oracle Model (QHROM). In QHROM, both the prover and the verifier have access to a Haar random quantum oracle G and its inverse. Using the quantum Merkle tree, we propose a succinct quantum argument for the Gap-k-Local-Hamiltonian problem. We prove it is secure against semi-honest provers in QHROM and conjecture its general security. Assuming the Quantum PCP conjecture is true, this succinct argument extends to all of QMA. This work raises a number of interesting open research problems.


翻译:承诺方案是密码学中的核心任务,其中一方(通常称为证明者)存储一条信息(例如比特串)并承诺不更改它。该信息可由另一方(通常称为验证者)访问,后者随后可获取信息并验证其未被篡改。默克尔树是一种以简洁方式实现此目的的著名构造,验证者可通过接收来自诚实证明者的简短证明来获取信息的任意部分。尽管默克尔树在经典密码学中具有重要意义,但此前尚无其量子对应物。直接采用量子随机预言机模型(QROM)进行推广似乎并不安全。在本工作中,我们提出了量子默克尔树。该构造基于我们所谓的量子哈尔随机预言机模型(QHROM)。在QHROM中,证明者和验证者均可访问哈尔随机量子预言机G及其逆。利用量子默克尔树,我们针对Gap-k-局域哈密顿量问题提出了一种简洁量子论证。我们证明了该方案在QHROM下对半诚实证明者是安全的,并推测其具有通用安全性。若量子PCP猜想成立,则该简洁论证可推广至所有QMA问题。本研究提出了若干值得探索的开放性研究问题。

0
下载
关闭预览

相关内容

Merkle Tree,通常也被称作Hash Tree,顾名思义,就是存储hash值的一棵树。Merkle树的叶子是数据块(例如,文件或者文件的集合)的hash值。非叶节点是其对应子节点串联字符串的hash。
专知会员服务
78+阅读 · 2021年3月16日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2022年9月1日
Arxiv
13+阅读 · 2019年11月14日
Arxiv
20+阅读 · 2018年10月25日
Arxiv
23+阅读 · 2018年10月1日
VIP会员
最新内容
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 今天7:47
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:37
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
3+阅读 · 今天7:14
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
13+阅读 · 6月10日
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
14+阅读 · 6月10日
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
6+阅读 · 6月10日
相关VIP内容
专知会员服务
78+阅读 · 2021年3月16日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
100+篇《自监督学习(Self-Supervised Learning)》论文最新合集
专知会员服务
167+阅读 · 2020年3月18日
专知会员服务
162+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
105+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
16+阅读 · 2019年1月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
27+阅读 · 2019年1月4日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员