量子消息的认证

认证是经典密码学中一个被充分研究的领域：发送方 S 与接收方 R 共享一个经典私钥，希望交换一条经典消息，并保证该消息未被控制通信线路的第三方篡改。在本文中，我们定义并研究了由量子态组成的消息的认证。假设 S 和 R 可访问一个不安全的量子信道并共享一个私有的经典随机密钥，我们提供了一种非交互式方案，使 S 能够将一条 m 量子比特消息编码为 m+s 量子比特，从而（以无条件安全性）既加密又认证该消息，其中失败概率随安全参数 s 指数下降。经典私钥为 2m+O(s) 比特。为此，我们给出了一个检验共享 EPR 对纯度的极高效率协议。我们还证明，任何认证量子消息的方案也必须对其加密。（相反，人们可以在使经典消息公开可读的同时对其进行认证。）这有两个重要推论：一方面，它使我们能给出认证 m 量子比特所需 2m 密钥比特的下界，从而使我们的协议在渐近意义上最优；另一方面，我们用它证明对量子态进行数字签名是不可能的，即便仅具计算安全性也不可能。