任意量子电路的混淆
量子物理
2026-01-15 v1 密码学与安全
摘要
程序混淆旨在在保持功能的前提下隐藏程序的内部结构。核心开放问题是是否存在针对任意量子电路的混淆方案。尽管已有多项工作致力于此目标，但以往的工作仅成功地混淆了实现伪确定性函数或单位变换的量子电路。虽然单位变换已经包含广泛的量子计算范畴，但许多重要的量子任务，如态准备和量子纠错，已超出单位变换范畴，属于一般的完全正迹保持映射。本文构建了首个支持量子输入输出的任意量子电路的量子理想混淆方案，假设存在后量子单向函数， thereby解决了 Bartusek 等人 (STOC 2023)、Bartusek、Brakerski 和 Vaikuntanathan (STOC 2024) 以及 Huang 和 Tang (FOCS 2025) 所提出的开放问题。在我们构造的核心处，我们引入一种新原语，称为子空间保持强伪随机单位 (spsPRU)。spsPRU 是一族高效单位变换，它在给定线性子空间 S 中的每个向量上保持不变，而在正交补 S^⊥ 上表现为哈斯随机单位，在正向和逆向 oracle 查询下均如此。此外，通过将经典 oracle 模型实例化为 Jain 等人 (CRYPTO 2023) 提议的经典电路理想混淆方案，并由 Bartusek 等人 (arxiv:2510.05316) 后续强化，我们的混淆方案也可在量子可访问伪随机 oracle 模型中实现。
引用
@article{arxiv.2601.08969,
title = {Obfuscation of Arbitrary Quantum Circuits},
author = {Miryam Mi-Ying Huang and Er-Cheng Tang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.08969},
year = {2026}
}