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基于测量的量子马尔可夫链验证
摘要：模型检查技术已扩展到分析以量子马尔可夫链（经典马尔可夫链的扩展）表示的量子程序和通信协议。为了指定定性时间属性，使用基于子空间的量子时间逻辑，该逻辑建立在 Birkhoffer-von Neumann 原子命题之上。这些命题确定量子态是否位于整个状态空间的子空间内。在本文中，我们提出了基于测量的线性时间时间逻辑 MLTL 来检查定量属性。MLTL 建立在经典线性时间时间逻辑 (LTL) 的基础上，但引入了量子原子命题，可在测量量子态后推断概率分布。为了便于验证，我们扩展了 Agrawal 等人 (JACM 2015) 描述的基于符号动力学的随机矩阵技术，以通过特征值分析处理更一般的量子线性算子（超算子）。此扩展使得开发一种有效的算法来根据 MLTL 公式对量子马尔可夫链进行近似模型检查成为可能。为了证明我们的模型检查算法的实用性，我们使用它来同时验证量子和经典随机游动的线性时间特性。通过此验证，我们证实了 Ambainis 等人（STOC 2001）先前发现的量子游动相对于经典随机游动的优势，并发现了量子游动独有的新现象。
仔细观察猎鹰 - 密码学EPRINT档案
摘要Falcon是NIST六年Quantum加密标准化竞赛的赢家。基于著名的Gentry，Peikert和Vaikuntanathan（GPV）（STOC'08）的全体锤子框架（Falcon）利用NTRU Lattices来实现基于晶格基的方案中最紧凑的签名。其安全性取决于该方案的核心元素高斯采样器的基于RényiDivergence的论点。然而，使用统计距离来争论分布的GPV证明，由于参数选择而无效地应用于猎鹰，导致统计距离的距离为2-34。其他实施驱动的偏离GPV框架进一步使原始证明无效，尽管选择了标准化，但Falcon没有安全证明。这项工作仔细研究了Falcon，并证明了一些少数次要的保守修改允许在随机Oracle模型中对该方案的第一个正式证明。我们分析的核心是GPV框架与RényiDivergence一起使用的适应，以及在此度量下选择参数选择的优化方法。不幸的是，我们的分析表明，尽管我们对Falcon -512和Falcon -1024进行了修改，但对于任何一种方案，我们都没有实现强大的不强制性。对于普通的不强制性，我们能够证明我们对Falcon -512的修改几乎无法满足所要求的120位安全目标，而对于Falcon -1024，我们确认了声称的安全级别。因此，我们建议重新访问猎鹰及其参数。
具有可公开验证和可识别中止功能的两全其美的多方量子计算
Alon 等人 (CRYPTO 2021) 引入了一种具有可识别中止 (MPQC-SWIA) 安全性的多方量子计算协议。但是，他们的协议只允许 MPQC 内部各方知道恶意参与者的身份。当两组人意见不一致并需要第三方（如陪审团）来验证谁是恶意方时，这就会变得有问题。鉴于量子态可能只存在于一份副本中，这个问题在量子环境中具有更重要的意义。因此，我们强调具有可公开验证的可识别中止 (PVIA) 协议的必要性，使只有经典计算能力的外部观察者能够在发生中止的情况下就恶意方的身份达成一致。然而，由于不可克隆定理以及 Mahadev (STOC 2018) 和 Chung 等人提出的先前工作，实现具有 PVIA 的 MPQC 带来了重大挑战。 （Eurocrypt 2022）用于量子计算的经典验证的协议存在缺陷。在本文中，我们获得了第一个 MPQC-PVIA 协议，该协议假设后量子无意识传输和经典广播信道。我们构建的核心组件是一种称为可审计量子认证（AQA）的新认证原语，它以压倒性的概率识别恶意发送者。此外，我们提供了第一个具有两全其美（BoBW）安全性的 MPQC 协议，该协议保证在诚实多数的情况下输出交付，并且即使多数不诚实也能在中止时保持安全。我们的两全其美 MPQC 协议在中止时也满足 PVIA。
将OWSG和量子资金与Qefid
在经典的加密术中，单向函数（OWF）被广泛认为是“最小假设”，但量子加密的情况就不太清楚。最近的作品提出了两个并发候选量子密码学中最小假设的候选者：单向状态发生器（OWSGS），假定具有有效的验证算法的硬搜索问题的存在，并且EFI对，并假定存在困难的区分问题。最近的两篇论文[Khurana和Tomer Stoc'24; Batra和Jain focs'24]表明OWSG表示EFI对，但反向方向保持开放。在这项工作中，我们提供了有力的证据，表明相反的方向不存在：我们表明存在量子统一的甲骨文，而efi对存在，但OWSG不存在。实际上，我们显示了一个稍强的陈述，该语句也适用于输出经典位（QEFID对）的EFI对。因此，我们通过Oracle，QEFID对和单向拼图与OWSG和其他几个MicroCrypt原始词分开，包括有效可验证的单向拼图和不可消除的状态生成器。特别是解决了[Chung，Goldin和Gray Crypto'24]中留下的问题。使用类似的技术，我们还建立了一个完全黑框的分离（比私钥量子货币方案和QEFID对之间的较弱的分离（比Oracle分离略弱）。我们工作的一种概念含义是，有效的验证算法的存在可能会导致量子密码学中质性更强的原始素。
任意破坏下的浅电路量子优势
Bravyi、Gosset 和 König（Science 2018）、Bene Watts 等人（STOC 2019）、Coudron、Stark 和 Vidick（QIP 2019）以及 Le Gall（CCC 2019）最近的研究表明，浅（即小深度）量子电路和经典电路的计算能力存在无条件分离：量子电路可以以恒定深度求解经典电路需要对数深度才能求解的计算问题。利用量子纠错，Bravyi、Gosset、König 和 Tomamichel（Nature Physics 2020）进一步证明，即使量子电路受到局部随机噪声的影响，类似的分离仍然存在。在本文中，我们考虑了在计算结束时任何恒定部分的量子比特（例如，巨大的量子比特块）都可能被任意破坏的情况。即使在这个极具挑战性的环境中，我们也朝着建立量子优势迈出了第一步：我们证明存在一个计算问题，可以通过量子电路以恒定深度解决，但即使解决该问题的任何大子问题也需要对数深度和有界扇入经典电路。这为量子浅电路的计算能力提供了另一个令人信服的证据。为了展示我们的结果，我们考虑了扩展图上的图状态采样问题（之前的研究也使用过）。我们利用扩展图对顶点损坏的“鲁棒性”来表明，对于小深度经典电路来说很难解决的子问题仍然可以从损坏的量子电路的输出中提取出来。
任意破坏下的浅电路量子优势
Bravyi、Gosset 和 König（Science 2018）、Bene Watts 等人（STOC 2019）、Coudron、Stark 和 Vidick（QIP 2019）以及 Le Gall（CCC 2019）最近的研究表明，浅（即小深度）量子电路和经典电路的计算能力存在无条件分离：量子电路可以以恒定深度求解经典电路需要对数深度才能求解的计算问题。利用量子纠错，Bravyi、Gosset、König 和 Tomamichel（Nature Physics 2020）进一步证明，即使量子电路受到局部随机噪声的影响，类似的分离仍然存在。在本文中，我们考虑了在计算结束时任何恒定部分的量子比特（例如，巨大的量子比特块）都可能被任意破坏的情况。即使在这个极具挑战性的环境中，我们也朝着建立量子优势迈出了第一步：我们证明存在一个计算问题，可以通过量子电路以恒定深度解决，但即使解决该问题的任何大子问题也需要对数深度和有界扇入经典电路。这为量子浅电路的计算能力提供了另一个令人信服的证据。为了展示我们的结果，我们考虑了扩展图上的图状态采样问题（之前的研究也使用过）。我们利用扩展图对顶点损坏的“鲁棒性”来表明，对于小深度经典电路来说很难解决的子问题仍然可以从损坏的量子电路的输出中提取出来。
人工智能开源方法的挑战和局限性
该文件是应欧洲议会数字时代人工智能特别委员会 (AIDA) 的要求编写的。作者 Alexandra THEBEN，Open Evidence Laura GUNDERSON，Open Evidence Laura LÓPEZ-FORÉS，Open Evidence Gianluca MISURACA，米兰理工大学 Francisco LUPIÁÑEZ-VILLANUEVA，Open Evidence 负责管理员 Matteo CIUCCI Frédéric GOUARDÈRES 编辑助理 Catherine NAAS 语言版本 原文：EN 关于编辑 政策部门提供内部和外部专业知识，支持欧洲议会委员会和其他议会机构制定立法并对欧盟内部政策进行民主监督。如需联系政策部或订阅电子邮件更新提醒，请写信至： 欧洲议会经济、科学和生活质量政策部 L-2929 - 卢森堡 电子邮件：Poldep-Economy-Science@ep.europa.eu 手稿完成日期：2021 年 5 月 出版日期：2021 年 5 月 © 欧盟，2021 本文件可在互联网上获取：http://www.europarl.europa.eu/supporting-analyses 免责声明和版权 本文件中表达的观点由作者全权负责，并不一定代表欧洲议会的官方立场。非商业目的的复制和翻译均获授权，只要注明出处并事先通知欧洲议会并发送副本。出于引用目的，本研究的参考文献应为：Theben, A.、Gunderson, L.、López Forés, L.、Misuraca, G.、Lupiáñez Villanueva, F.，《人工智能开源方法的挑战与局限性》，为数字时代人工智能特别委员会 (AIDA) 进行的研究，经济、科学和生活质量政策部，欧洲议会，卢森堡，2021 年。© 封面图片经 Adobe Stoc 许可使用
视觉评估和半定量的比较...
摘要目的[18 f] Flortaucipir Pet是阿尔茨海默氏病（AD）的强大诊断和预后工具。tau状态定义主要基于半定量措施的文献，而在临床环境中通常优选视觉评估。我们将视觉评估与已建立的半定量措施进行了比较，以对受试者进行分类并预测记忆诊所人群认知能力下降的风险。方法，我们包括了接受[18 f] Flortaucipir Pet的日内瓦记忆诊所的245名个人。淀粉样蛋白状态可用于207个人，临床随访135。所有扫描均由三名独立评估者盲目评估，他们根据Braak阶段将扫描对扫描进行分类。从全局的元ROI中获得标准化的吸收值（SUVR）值以定义tau的阳性，并应用了简化的颞叶枕（STOC）以获得半优化的tau阶段。使用Cohen的Kappa（K）测试了措施之间的一致性。ROC分析和线性混合效应模型来测试使用视觉和半定量方法获得的TAU状态和阶段的诊断和预后值。结果，我们在tau braak阶段的视觉解释中发现了良好的评价者间可靠性，与评估者的专业知识无关（k> 0.68，p <0.01）。在TAU状态的基于视觉和SUVR的分类之间同样达成了一个良好的协议（k = 0.67，p <0.01）。结论我们的结果表明，视觉评估对于定义记忆诊所人口中的TAU状态和阶段是可靠的。所有TAU评估方式都显着区分了与其他受试者（AUC> 0.85）的其他受试者（AUC> 0.80）和淀粉样蛋白阳性的受试者（AUC> 0.80）和淀粉样蛋白阳性。线性混合效应模型表明，tau阳性个体的认知能力下降明显快，而不是tau阴性组（p <0.01），独立于分类方法。高评分者间的可靠性，实质性一致性以及视觉等级和半定量方法的类似诊断和预后性能表明，在临床实践中，[18 F] Flortaucipir PET可以在视觉上进行可靠地评估。
来自经典预言机的量子状态混淆
量子密码学中一个尚未解决的主要问题是是否有可能混淆任意量子计算。事实上，即使在经典的 Oracle 模型中，人们仍然很难理解量子混淆的可行性，在经典的 Oracle 模型中，人们可以免费混淆任何经典电路。在这项工作中，我们开发了一系列新技术，用它们来构建量子态混淆器，这是 Coladangelo 和 Gunn (arXiv:2311.07794) 最近在追求更好的软件版权保护方案时形式化的一个强大概念。量子态混淆是指将一个量子程序（由一个具有经典描述的量子电路 C 和一个辅助量子态 | ψ ⟩ 组成）编译成一个功能等价的混淆量子程序，该程序尽可能隐藏有关 C 和 | ψ ⟩ 的信息。我们证明了我们的混淆器在应用于任何伪确定性量子程序（即计算（几乎）确定性的经典输入/经典输出功能的程序）时是安全的。我们的安全性证明是关于一个高效的经典预言机的，可以使用经典电路的量子安全不可区分混淆来启发式地实例化它。我们的结果改进了 Bartusek、Kitagawa、Nishimaki 和 Yamakawa (STOC 2023) 的最新工作，他们也展示了如何在经典预言机模型中混淆伪确定性量子电路，但仅限于具有完全经典描述的电路。此外，我们的结果回答了 Coladangelo 和 Gunn 的一个问题，他们提供了一种关于量子预言机的量子态不可区分混淆的构造，但留下了一个具体的现实世界候选者的存在作为一个悬而未决的问题。事实上，我们的量子状态混淆器与 Coladangelo-Gunn 一起为所有多项式时间函数提供了“最佳”复制保护方案的第一个候选实现。我们的技术与之前关于量子混淆的研究有很大不同。我们开发了几种新颖的技术工具，我们期望它们在量子密码学中得到广泛应用。这些工具包括一个可公开验证的线性同态量子认证方案，该方案具有经典可解码的 ZX 测量（我们从陪集状态构建），以及一种将任何量子电路编译成“线性 + 测量”（LM）量子程序的方法：CNOT 操作和部分 ZX 测量的交替序列。
来自经典预言机的量子状态混淆
量子密码学中一个尚未解决的主要问题是是否有可能混淆任意量子计算。事实上，即使在经典的 Oracle 模型中，人们也可以自由地混淆任何经典电路，但关于量子混淆的可行性仍有许多需要了解的地方。在这项工作中，我们开发了一系列新技术，用于构建量子态混淆器，这是 Coladangelo 和 Gunn (arXiv:2311.07794) 最近在追求更好的软件版权保护方案时形式化的一个强大概念。量子态混淆是指将量子程序（由具有经典描述的量子电路 𝐶 和辅助量子态 | 𝜓 ⟩ 组成）编译成功能等价的混淆量子程序，该程序尽可能隐藏有关 𝐶 和 | 𝜓 ⟩ 的信息。我们证明了我们的混淆器在应用于任何伪确定性量子程序（即计算（几乎）确定性的经典输入/经典输出功能的程序）时是安全的。我们的安全性证明是关于一个高效的经典预言机的，可以使用量子安全不可区分混淆来启发式地实例化经典电路。我们的结果改进了 Bartusek、Kitagawa、Nishimaki 和 Yamakawa (STOC 2023) 的最新工作，他们还展示了如何在经典预言机模型中混淆伪确定性量子电路，但仅限于具有完全经典描述的电路。此外，我们的结果回答了 Coladangelo 和 Gunn 的一个问题，他们提供了一种关于量子预言机的量子态不可区分混淆的构造，但留下了一个具体的现实世界候选者的存在作为一个悬而未决的问题。事实上，我们的量子状态混淆器与 Coladangelo-Gunn 一起为所有多项式时间函数提供了“最佳”复制保护方案的第一个候选实现。我们的技术与之前关于量子混淆的研究有很大不同。我们开发了几种新颖的技术工具，我们期望它们在量子密码学中得到广泛应用。这些工具包括一个可公开验证的线性同态量子认证方案，该方案具有经典可解码的 ZX 测量（我们从陪集状态构建），以及一种将任何量子电路编译成“线性 + 测量”（LM）量子程序的方法：CNOT 操作和部分 ZX 测量的交替序列。