Ensuring security and integrity of elections constitutes an important challenge with wide-ranging societal implications. Classically, security guarantees can be ensured based on computational complexity, which may be challenged by quantum computers. We show that the use of quantum networks can enable information-theoretic security for the desirable aspects of a distributed voting scheme in a resource-efficient manner. In our approach, ballot information is encoded in quantum states that enable an exponential reduction in communication complexity compared to classical communication. In addition, we provide an efficient and secure anonymous queuing protocol. As a result, our scheme only requires modest quantum memories with size scaling logarithmically with the number of voters. This intrinsic efficiency together with certain noise-robustness of our protocol paves the way for its physical implementation in realistic quantum networks.


翻译:确保选举的安全和完整是一项具有广泛社会影响的重要挑战,从传统上讲,可以在计算复杂程度的基础上确保安全保障,而计算复杂程度可能受到量子计算机的挑战。我们表明,使用量子网络能够以资源效率高的方式为分配投票计划的适当方面提供信息理论安全。在我们的方法中,选票信息以量子状态编码,与传统通信相比,通信复杂性可以指数化地减少。此外,我们提供了高效和安全的匿名排队协议。结果,我们的计划只需要与选民人数相对应的微小量子记忆。这种内在效率加上我们协议的某些噪音和破坏性,为在现实的量子网络中实际实施它铺平了道路。

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