存在量子攻击者时通过 Delta 偏置掩码进行随机性提取

随机性提取对于信息论密码学至关重要。它能够将攻击者拥有部分有限知识的原始密钥转换为完全安全的随机密钥，使得攻击者基本上无法获得关于该密钥的任何信息。迄今为止，已知仅有极少数随机性提取技术能够抵御持有原始密钥量子信息的攻击者。这与经典（非量子）环境形成鲜明对比，后者已被更深入地理解，且已知并证实了大量不同的有效技术。我们证明了一种在经典环境中已知有效的随机性提取新技术，同样能抵御量子攻击者。该随机性提取通过将所谓的 delta 偏置掩码与原始密钥进行异或（XOR）运算来完成。我们的结果使得该提取器的经典应用得以扩展至量子环境。我们讨论了以下两种应用：首先，我们展示了如何用短密钥加密长消息，并在攻击者对消息具有足够量子不确定性的前提下，实现针对量子攻击者的信息论安全，从而将熵安全加密的概念推广至量子攻击者情形；其次，我们展示了如何在不向量子攻击者泄露部分信息的情况下进行纠错。此类技术在原始密钥可能包含错误的场景中非常有用，因为标准纠错技术可能会向攻击者泄露用于获取原始密钥的密钥（如秘密密钥）的相关信息。