[論文レビュー] Delayed choice relativistic quantum bit commitment with arbitrarily long commitment time

Muhammad Nadeem|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 2015

Quantum Information and Cryptography参考文献 29被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、遅延選択と非局所的相関を用いて、任意に長いコミット時間を持つ2ラウンドの相対論的量子ビットコミットメント方式を提案する。空間的距離 x に応じた短時間 t = x/c のみに量子もつれを用いることで、安全で、両者が同時にコミット・公開できる仕組みを実現し、測定結果を後で公開する形で、任意の遅延を許容する。

ABSTRACT

We propose here a two-round relativistic bit commitment scheme where committer commits in the first round and then confirms his/her commitment in the second round. The scheme offers indefinite commitment time where both committer and receiver extract non-locally correlated measurement outcomes during the scheme that can be stored and revealed after arbitrarily long time. We show that the proposed scheme turns out to be a multiparty bit commitment scheme where both parties commit and reveal simultaneously. The multiparty generalization would have applications in business and secure multiparty computations such as managing joint bank account, holding joint shares in stock exchange and blind bidding. The same bit commitment scheme can also be used for the commitment of arbitrarily long classical bit strings. The scheme can be applied efficiently with existing technologies; entanglement is required only for time t=x/c where x is the special distance, can be as small as possible, between the committer and receiver.

研究の動機と目的

• 不定なコミット時間を持つ安全な相対論的量子ビットコミットメントプロトコルの設計。
• 非局所的量子相関を用いて、コミッターと受信者が同時にコミット・公開できる仕組みの実現。
• 必要となるもつれ持続時間を t = x/c に最小限に抑えることで、現行技術で実装可能なプロトコルの実現。
• 共同銀行口座やブラインド入札などの応用を想定した、マルチパーティ応用への一般化。
• 同じフレームワークを用いて、任意に長い古典的ビット列のコミットを可能にする。

提案手法

• プロトコルは2ラウンドで構成される：最初にコミッターが量子状態を受信者に送信し、2番目に両者が相対論的信号伝送によりコミットを確認する。
• 非局所的測定結果はプロトコル中で抽出され、後で公開するための保存が行われ、これにより任意に長いコミット時間が可能になる。
• もつれは空間的距離 x に応じた最小限の時間 t = x/c のみ生成され、リソース要件が低減される。
• プロトコルは相対論的制約に依存してセキュリティを確保し、光速信号伝送の制限により、どちらの参加者も不正をできない。
• 全参加者が同時にコミット・公開するマルチパーティ状況への一般化が行われる。
• 任意長の古典的ビット列は、同じ量子フレームワークを用いてコミット可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 持続的もつれを要しない相対論的量子ビットコミットメント方式は、任意に長いコミット時間を達成可能か？
• RQ2 どのようにして、コミッターと受信者が安全かつ非信号伝送可能な形で同時にコミット・公開できるか？
• RQ3 このようなプロトコルのセキュリティと機能を確保するための最小もつれ持続時間は何か？
• RQ4 共同口座管理やブラインドオークションなどの応用を想定したマルチパーティ環境への拡張は可能か？
• RQ5 最小限のリソースオーバーヘッドで、どのようにして任意に長い古典的ビット列を量子相関を用いてコミットできるか？

主な発見

• 非局所的測定結果を後で公開する形で保存することで、プロトコルは任意に長いコミット時間を達成する。
• もつれは t = x/c のみに限定され、空間的距離 x を小さくすることで、これを任意に小さくできる。
• 光速信号伝送の制限に起因する相対論的制約により、プロトコルは両者による不正を防止するセキュアな仕組みである。
• コミッターと受信者が同時にコミット・公開されるため、プロトコルはマルチパーティ型ビットコミットメントスキームに変換可能である。
• 同じ量子メカニズムを用いて、任意に長い古典的ビット列のコミットが可能である。
• 最小限のもつれ要件のため、プロトコルは効率的かつ現行の量子技術で実装可能である。