利用酉 t-设计高效构造量子物理不可克隆函数

量子物理不可克隆函数(QPUF)正迅速成为提供安全密码学功能（如密钥交换、消息认证、实体识别等）的理论硬件方案。近期工作表明，为了针对任何量子多项式时间敌手提供这些方案的可证明安全性，QPUF 需要是从 Haar 测度均匀随机采样的酉算子。然而已知这需要指数级的资源。在本工作中，我们提出使用酉 t-设计（称为 QPUF_t）对这些器件进行高效构造。在此过程中，我们修改了 QPUF 现有的安全性定义以纳入高效构造，并展示 QPUF_t 仍然保留针对具有 t 次设备查询访问权限的有界量子多项式敌手的可证明安全性保证。这也提供了任意 t 的酉 t-设计构造的首次用例，而先前 t-设计的应用通常已知少数（相对较低）的 t 值对执行某些任务有用。我们研究了 QPUF_t 针对特定类型噪声（酉噪声）的噪声弹性，并表明当影响各个量子比特的错误率随系统规模增大而变小时，可以实现一定的弹性。为了使噪声弹性更现实和有意义，我们得出结论应引入某种误差缓解或纠错的概念。