BTQ与QPerfect发布量子一次性签名的门级设计

BTQ Technologies及其法国子公司QPerfect的研究人员发布了“一次性签名”（one-shot signature）的显式量子电路：这是一种只能签署恰好一条消息、随后便失效的密码密钥。论文A quantum algorithm for one-shot signatures给出了该方案的量子比特数和门数，据arXiv页面显示，已被ACM PQQS 2026接收。

发布了什么

在普通数字签名方案中，私钥是一串可以无限复制和重复使用的比特。QPerfect的解读文章用委托的例子说明问题：如果Alice希望Bob代她批准一次紧急软件更新，把密钥交给他就等于给了他无限权力，而公开的密钥使用记录也可能被篡改。一次性签名用量子态取代经典私钥。签名需要测量这个量子态，从而将其破坏，而不可克隆定理使人无法事先备份。

QPerfect指出，这一构想由Ryan Amos、Marios Georgiou、Aggelos Kiayias和Mark Zhandry于2020年提出。新论文把它从理论推进到具体的量子指令。

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技术细节

该方案分两个阶段。密钥生成产生一个经典公钥和一个量子私钥；签名时，量子私钥与消息一起被处理成经典签名，普通计算机即可验证。论文称，该构造没有算法误差。它在由可穿孔伪随机函数确定的随机仿射陪集元素上制备叠加态，并配有检验陪集成员资格的电路。

摘要显示，逻辑量子比特数按Θ(κ log r + n + l)增长，门复杂度按Θ(n³ + nl)增长，其中l为消息长度，κ为安全参数。Quantum Computing Report报道，在所考察的安全参数下，单比特签名需要206至2,438个逻辑量子比特，电路已用QPerfect的MIMIQ仿真器验证。

为何重要

一次性使用由物理规律而非信任或共识保证的密钥，可用于委托签名、安全的代币转移和可公开验证的随机性，这些都是作者列举的应用。QCR指出，在使用前保存量子密钥，有利于中性原子处理器等相干时间长的硬件。

后续关注

作者明确表示这些是混淆前的数字：安全版本仍需修改后的密钥生成以及针对混淆构造的安全性证明。QCR补充说，要完全防止恶意篡改输入态来攻击密钥生成，还取决于量子混淆的未来进展。所需的逻辑量子比特数量也意味着实际部署超出了当前硬件的能力。