论文2024/701
量子不可预测性
森美Tomoyuki Morimae，京都大学
山田Shogo Yamada，京都大学
山川隆，NTT（日本），京都大学
摘要
不可预测函数（UPF）在经典密码学中扮演着重要角色，包括消息认证码（MAC）和数字签名。本文介绍了一种UPF的量子模拟，我们称之为不可预知状态发生器（UPSG）。UPSG由伪随机类函数状态生成器（PRFs）隐含，伪随机类状态生成器是伪随机函数（PRF）的量子模拟，因此，即使不存在单向函数，UPSG也可能存在，类似于最近引入的其他原语，如伪随机状态发生器（PRSG）、单向状态生成器（OWSG）和EFI。在经典密码学中，UPF等同于PRF，但在量子情况下，等效性并不明确，UPSG可能比PRFs弱。尽管如此，我们证明了使用UPSG也可以实现PRFS的所有已知应用。它们包括IND-CPA安全密钥加密和带有不可克隆标签的EUF-CMA安全MAC。我们的发现表明，对于许多应用来说，量子不可预测性而不是量子伪随机性就足够了。
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