[論文レビュー] Temporary Assumptions for Quantum Multi Party Protocols

Joern Mueller-Quade, H. Imai|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2000

Quantum Information and Cryptography被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、プロトコル実行中のみ有効な一時的仮定に依存する量子マルチパーティプロトコルを導入し、これが古典的マルチパーティ計算が安全である場合に限り、安全な計算を可能にする。プロトコル終了後の耐容可能なプレイヤー共謀の上限をきめ細やかに特定し、それらの限界に達するプロトコルを提示することで、結果改ざん攻撃および妨害攻撃の両方に対して安全であることを保証する。

ABSTRACT

This paper introduces quantum multiparty protocols which allow the use of temporary assumptions. We prove that secure quantum multiparty computations are possible if and only if classical multi party computations work. But these strict assumptions are necessary only during the execution of the protocol and can be loosened after termination of the protocol. We consider two settings: 1. A collusion of players tries to learn the secret inputs of honest players or tries to modify the result of the computation. 2. A collusion of players cheats in the above way or tries to disrupt the protocol, i.e., the collusion tries to abort the computation or leaks information to honest players. We give bounds on the collusions tolerable after a protocol has terminated and we state protocols reaching these bounds.

研究の動機と目的

• 一時的仮定がプロトコル終了後に緩和される条件下で、安全な量子マルチパーティ計算が可能かどうかを調査すること。
• 2つの脅威モデルにおける攻撃的行動を分析すること：共謀者が入力の機密性や出力の正しさを侵害することを目的とする場合、およびプロトコルの中止や情報漏洩を試みる場合。
• 両方の脅威モデルにおいて、プロトコル終了後の耐容可能な共謀サイズの最大値を特定すること。
• 両方の設定で理論的上限に達する共謀耐容性を実現するプロトコルを設計すること。
• 一時的仮定の下で、安全な量子マルチパーティ計算と古典的マルチパーティ計算との間の形式的同等性を確立すること。

提案手法

• 実行中のみ仮定を使用する量子マルチパーティプロトコルのフレームワークを導入し、それらの仮定は実行後には破棄される。
• 2つの攻撃的状況をモデル化する：1つは共謀者が入力の機密性や出力の正しさを標的とする場合、もう1つはそれ加えてプロトコルの中止や情報漏洩を試みる場合。
• 形式的暗号的定義と還元的証明を用いて、これらのモデル下でのプロトコルの安全性を分析する。
• プロトコルの構造と使用された仮定に基づき、プロトコル終了後に耐容可能な共謀の大きさの上限を導出する。
• 導出された共謀耐容性の上限に達する具体的なプロトコルを構築し、両方の脅威モデルで安全であることを保証する。
• 一時的仮定の下で、量子と古典的マルチパーティ計算の安全性が同等であることに依拠し、量子の安全性を古典的セキュリティに還元する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 仮定が一時的である場合、どのような条件下で安全な量子マルチパーティ計算が達成可能か？
• RQ2 プロトコル終了後の最大耐容共謀サイズは、脅威モデル（例：結果改ざん対比妨害）にどのように依存するか？
• RQ3 プロトコルは、終了後の理論的共謀耐容性上限に到達するように構築可能か？
• RQ4 一時的仮定の下で、量子マルチパーティプロトコルの安全性と古典的マルチパーティプロトコルの安全性の関係は何か？
• RQ5 一時的仮定は、実行終了後のアクティブな攻撃者に対する量子プロトコルのレジリエンスにどのように影響するか？

主な発見

• 一時的仮定が実行中に使用される限り、安全な量子マルチパーティ計算は、古典的マルチパーティ計算が安全である場合に限り可能である。
• 両方の脅威モデルにおいて、プロトコル終了後に耐容可能な共謀の大きさの明確な上限が確立された。
• 理論的上限に達するプロトコルが構築され、終了後の共謀に対する最適なレジリエンスが実証された。
• 一時的仮定は実行中の安全性を保証するのに十分であり、終了後の仮定の緩和は安全性に影響しない。
• 共謀者がプロトコルの中止を試みたり、誠実な参加者に情報を漏洩させようとしても、セキュリティ保証は維持される。
• 結果から、一時的仮定が適用されれば、量子マルチパーティプロトコルが古典的プロトコルのセキュリティ特性を継承できることを示している。