In the classical model of computation, it is well established that one-way functions (OWF) are minimal for computational cryptography: They are essential for almost any cryptographic application that cannot be realized with respect to computationally unbounded adversaries. In the quantum setting, however, OWFs appear not to be essential (Kretschmer 2021; Ananth et al., Morimae and Yamakawa 2022), and the question of whether such a minimal primitive exists remains open. We consider EFI pairs -- efficiently samplable, statistically far but computationally indistinguishable pairs of (mixed) quantum states. Building on the work of Yan (2022), which shows equivalence between EFI pairs and statistical commitment schemes, we show that EFI pairs are necessary for a large class of quantum-cryptographic applications. Specifically, we construct EFI pairs from minimalistic versions of commitments schemes, oblivious transfer, and general secure multiparty computation, as well as from $\mathsf{QCZK}$ proofs from essentially any non-trivial language. We also construct quantum computational zero knowledge ($\mathsf{QCZK}$) proofs for all of $\mathsf{QIP}$ from any EFI pair. This suggests that, for much of quantum cryptography, EFI pairs play a similar role to that played by OWFs in the classical setting: they are simple to describe, essential, and also serve as a linchpin for demonstrating equivalence between primitives.


翻译:在经典计算模型中,人们公认,单向函数(OWF)对于计算加密来说是最低的:对于几乎任何无法在计算上实现的无约束对手之间实现的加密应用来说,单向函数(OWF)是不可或缺的。然而,在量子设置中,OWFs似乎并不必要(Kretschmer 2021;Ananth等人、Morimae和山川2022),而且这种最低原始功能是否仍然存在。我们认为,EFI对配对 -- -- 效率高、统计性远,但计算得分性(混合)量子状态的对配对。在显示 EFI 配对和统计承诺计划等值的Yan(2022)工作的基础上,我们显示,EFIFS配对对于大量的量子加密应用是不必要的。具体地说,我们从最低版本的承诺计划、模糊的转让和一般安全的多价计算中,以及从基本非三维量量的量状态(混合)的对价证明,我们也可以在EFIFA中进行类似的作用。

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