基于信息论的无种子 QRNG 引导与混合 PQC-QKD 密钥组合方案
量子物理
2026-04-16 v2 密码学与安全
摘要
本文考虑了实际量子网络面临的两个挑战：无种子量子随机数生成器（QRNG）的引导，以及后量子密码学（PQC）与量子密钥分发（QKD）密钥的韧性组合。这两个问题均通过通用哈希函数作为强种子提取器来解决，安全性基于量子剩余哈希引理（QLHL）提供。首先，解决 QRNG 中的“随机循环”问题——即需要初始随机种子来生成进一步的随机性——我们提出了一种使用来自两个独立熵源（即无种子 QRNG 来源）的原始数据的引导方法。其次，我们认为强种子提取器是 XOR 基于密钥组合的替代方案，具有不同的特征。与 XOR 拼接不同，我们的方法确保即使组合输出和一个初始密钥被窃取，剩余的密钥材料仍保持可量化的最小熵并在交换更长密钥时保持安全。此外，本方法自然地将 transcript 信息与密钥材料绑定，为取代基于计算的组合器提供了工具，将初始密钥材料的 ITS 安全性扩展到最终组合输出。通过将 PQC 密钥建模为具有 HILL 熵（Hastad、Impagliazzo、Levin 和 Luby），本框架扩展到混合 PQC-QKD 系统。这种统一方法为两种随机数生成和安全密钥管理提供了数学上严谨且面向量子对手的未来证书机制。
引用
@article{arxiv.2603.26907,
title = {Information-Theoretic Solutions for Seedless QRNG Bootstrapping and Hybrid PQC-QKD Key Combination},
author = {Juan Antonio Vieira Giestinhas and Timothy Spiller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.26907},
year = {2026}
}