经典位置验证与认证随机性的等价性
量子物理
2025-06-19 v3 密码学与安全
摘要
基于门的量子计算机拥有加速经典难以计算任务的巨大潜力。随机电路抽样 (RCS) 是已知唯一能在当前面向实用的噪声中间规模 (NISQ) 设备上实现的任务。然而，长期以来，针对实际问题展示RCS的量子实用性一直充满挑战。最近一次利用RCS实现的交互式协议生成认证随机性，已在 trapped ion量子计算机上演示，推动了近期面向门的量子计算机的实际效用。本文建立了认证随机性与另一种量子计算经典通信原语——经典可验证位置验证 (CVPV) 之间的强关联，后者规避了可能因长距离量子通信而引发的实际挑战。我们提供一种新型通用编译器，可将任何基于认证随机性的单轮量子优势证明协议转换为安全的经典通信基于位置验证方案。随后，我们扩展了该编译器至不同类型的多轮协议。值得注意的是，我们的编译器可应用于任何可使用熵积定理进行分析的多轮认证随机性协议，使其适用性极广。此外，我们展示CVPV等价于我们定义的一种放宽版认证随机性。我们使用现有的认证随机性协议实例化每个编译器。特别是，基于Aaronson与Hung (STOC '23)的工作，我们给出一种针对RCS的NISQ友好型实现，该实现已由Liu等人演示。因此，我们表明CVPV是NISQ设备可及的另一项应用。
引用
@article{arxiv.2410.03982,
title = {On the Equivalence between Classical Position Verification and Certified Randomness},
author = {Fatih Kaleoglu and Minzhao Liu and Kaushik Chakraborty and David Cui and Omar Amer and Marco Pistoia and Charles Lim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.03982},
year = {2025}
}
备注
v3: new results and editorial revision. 66 pages, 8 figures, 1 table