后量子世界中顺序工作证明的安全性

顺序工作证明（PoSW）允许证明者说服资源受限的验证者：证明者投入了大量顺序时间来执行某些底层计算。PoSW 有许多应用，包括时间戳、区块链设计和普遍可验证的 CPU 基准测试。Mahmoody、Moran 和 Vadhan（ITCS 2013）在随机预言机模型中给出了第一个 PoSW 构造，尽管该构造依赖于昂贵的深度鲁棒图。在最近的一项突破中，Cohen 和 Pietrzak（EUROCRYPT 2018）给出了一种高效的 PoSW 构造，不需要昂贵的深度鲁棒图。在经典并行随机预言机模型中，直接论证任何成功的 PoSW 攻击者必须产生一个长 $\mathcal{H}$-序列，并且任何在顺序时间 $T-1$ 内运行的恶意方将无法产生长度为 $T$ 的 $\mathcal{H}$-序列，除非概率可忽略。在本文中，我们证明任何在顺序时间 $T-1$ 内运行的量子攻击者将无法产生 $\mathcal{H}$-序列，除非概率可忽略——即使攻击者在每轮中提交大量批量量子查询。该证明极具挑战性，并凸显了 Zhandry 近期压缩预言机技术（CRYPTO 2019）的威力。我们进一步扩展该结果，以确立通过对 Cohen 和 Pietrzak 的高效构造（EUROCRYPT 2018）应用 Fiat-Shamir 变换获得的非交互式 PoSW 的后量子安全性。