Can a sender non-interactively transmit one of two strings to a receiver without knowing which string was received? Does there exist minimally-interactive secure multiparty computation that only makes (black-box) use of symmetric-key primitives? We provide affirmative answers to these questions in a model where parties have access to shared EPR pairs, thus demonstrating the cryptographic power of this resource. First, we construct a one-shot (i.e., single message) string oblivious transfer (OT) protocol with random receiver bit in the shared EPR pairs model, assuming the (sub-exponential) hardness of LWE. Building on this, we show that {\em secure teleportation through quantum channels} is possible. Specifically, given the description of any quantum operation $Q$, a sender with (quantum) input $\rho$ can send a single classical message that securely transmits $Q(\rho)$ to a receiver. That is, we realize an ideal quantum channel that takes input $\rho$ from the sender and provably delivers $Q(\rho)$ to the receiver without revealing any other information. This immediately gives a number of applications in the shared EPR pairs model: (1) non-interactive secure computation of unidirectional \emph{classical} randomized functionalities, (2) NIZK for QMA from standard (sub-exponential) hardness assumptions, and (3) a non-interactive \emph{zero-knowledge} state synthesis protocol. Next, we construct a two-round (round-optimal) secure multiparty computation protocol for classical functionalities in the shared EPR pairs model that is \emph{unconditionally-secure} in the (quantum-accessible) random oracle model.


翻译:---- 共享EPR对的安全计算(或:如何在零知识下传送) 翻译摘要: 可以让发送者在不知道哪个字符串被接收的情况下发送其中两个字符串之一吗?是否存在只使用(黑盒)对称密码原语的最小交互安全多方计算?我们在派对可以访问共享EPR对的模型中提供了肯定回答,从而展示了这种资源的密码学能力。首先,我们在共享EPR对模型中构造了一个一次性(即单消息)带有随机接收器比特的字符串无记名传输(OT)协议,假设(亚指数级别)LWE的硬度。在此基础上,我们展示了“通过量子通道进行安全传输”的可能性。具体而言,在给定任何量子操作Q的描述后,具有(量子)输入ρ的发送者可以发送一个单个的经典消息,安全地传输Q(ρ)给接收者。也就是说,我们实现了一个理想的量子通道,它从发送方接收输入ρ并证明地将Q(ρ)传递给接收方而不透露任何其他信息。这立即给出了共享EPR对模型中的一些应用:(1)双向经典随机功能的非交互式安全计算,(2)从标准(亚指数级别)困难假设的QMA NIZK,以及(3)非交互式“零知识”状态合成协议。接下来,我们在具有(量子可访问的)随机Oracle模型的情况下在共享EPR对模型中构造了一个用于经典功能的两轮(轮优化)安全多方计算协议,该协议是“无条件安全”的。

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