BTQ i QPerfect publikują projekt na poziomie bramek dla kwantowych podpisów jednorazowych

Naukowcy z BTQ Technologies i jej francuskiej spółki zależnej QPerfect opublikowali jawny obwód kwantowy dla „podpisu jednorazowego” (one-shot signature) – klucza kryptograficznego, który może podpisać dokładnie jedną wiadomość, a potem staje się bezużyteczny. Artykuł A quantum algorithm for one-shot signatures podaje liczby kubitów i bramek dla tego schematu i według wpisu w arXiv został przyjęty do publikacji na ACM PQQS 2026.

Co ogłoszono

W zwykłym schemacie podpisu cyfrowego klucz tajny to ciąg bitów, który można dowolnie kopiować i wykorzystywać wielokrotnie. Tekst objaśniający QPerfect ilustruje problem na przykładzie delegowania: jeśli Alicja chce, by Bob zatwierdził w jej imieniu jedną awaryjną aktualizację oprogramowania, przekazanie mu klucza daje mu nieograniczoną władzę, a publiczny rejestr użycia klucza można zmanipulować. Podpis jednorazowy zastępuje klasyczny klucz tajny stanem kwantowym. Podpisanie wiadomości wymaga zmierzenia tego stanu, co go niszczy, a twierdzenie o zakazie klonowania uniemożliwia wcześniejsze wykonanie kopii zapasowej.

Ideę przedstawili w 2020 roku Ryan Amos, Marios Georgiou, Aggelos Kiayias i Mark Zhandry, przypomina QPerfect. Nowy artykuł przenosi ją z teorii do konkretnych instrukcji kwantowych.

Zapisz się na newsletter DesignQuantum

Bezpłatne wiadomości i materiały objaśniające o obliczeniach kwantowych, a każde twierdzenie z linkiem do źródła. Wybierz: codziennie, co tydzień lub co miesiąc.

Website

Adres e-mail CzęstotliwośćCodziennieCo tydzieńCo miesiąc JęzykEnglishEspañol简体中文हिन्दीالعربيةPortuguês (Brasil)FrançaisDeutsch日本語Русский한국어Bahasa IndonesiaTürkçeItalianoTiếng ViệtPolskiNederlandsไทยفارسیУкраїнськаবাংলাاردوKiswahiliBahasa Melayuעברית Zapisz się za darmo

Bezpłatnie. Wypiszesz się w każdej chwili jednym kliknięciem. Polityka prywatności

Szczegóły techniczne

Schemat ma dwa etapy. Generowanie kluczy daje klasyczny klucz publiczny i kwantowy klucz tajny; podpisywanie przetwarza ten klucz kwantowy razem z wiadomością na klasyczny podpis, który może zweryfikować zwykły komputer. Według artykułu konstrukcja nie zawiera błędu algorytmicznego. Polega na przygotowaniu superpozycji elementów losowej warstwy afinicznej wyznaczonej przez nakłuwalną funkcję pseudolosową oraz obwodu sprawdzającego przynależność do tej warstwy.

Według streszczenia liczba kubitów logicznych skaluje się jak Θ(κ log r + n + l), a złożoność bramkowa jak Θ(n³ + nl), gdzie l to długość wiadomości, a κ parametr bezpieczeństwa. Quantum Computing Report podaje, że podpisy jednobitowe wymagają od 206 do 2438 kubitów logicznych w badanych parametrach bezpieczeństwa, a obwody zweryfikowano za pomocą emulatora MIMIQ firmy QPerfect.

Dlaczego to ważne

Klucz, którego jednorazowość wymusza fizyka, a nie zaufanie czy konsensus, mógłby służyć do podpisów delegowanych, bezpiecznego transferu tokenów i publicznie weryfikowalnej losowości – zastosowań wymienionych przez autorów. QCR zauważa, że przechowywanie klucza kwantowego do chwili użycia sprzyja sprzętowi o długim czasie koherencji, takiemu jak procesory na atomach neutralnych.

Na co zwrócić uwagę

Autorzy jasno zaznaczają, że są to liczby sprzed obfuskacji: bezpieczna wersja wymaga jeszcze zmodyfikowanego generowania kluczy i dowodu bezpieczeństwa dla konstrukcji poddanej obfuskacji. QCR dodaje, że pełna ochrona generowania kluczy przed złośliwą manipulacją stanami wejściowymi będzie zależeć od przyszłych postępów w kwantowej obfuskacji. Wymagana liczba kubitów logicznych sprawia też, że praktyczne wdrożenie wykracza poza możliwości obecnego sprzętu.