2024-03-26
【學術亮點】在集體相位退相干雜訊通道上的強韌半量子加法求和
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AI core Technology: Advanced Research and Resource Integration Platform or AI Technology【Department of Computer Science and Engineering / Jason Lin Assistant Professor】
核心技術： AI核心技術之進階研究與資源整合平台【資訊工程學系林傑森助理教授】
上架日期：2023/3/14
核心技術： AI核心技術之進階研究與資源整合平台【資訊工程學系林傑森助理教授】
| 論文篇名 | 英文：Robust Semi-Quantum Summation over a Collective-Dephasing Noise Channel 中文：在集體相位退相干雜訊通道上的強韌半量子加法求和 |
| 期刊名稱 | Mathematics |
| 發表年份, 卷數, 起迄頁數 | 2023, 11(6), 1405 |
| 作者 | Chun-Wei Yang, Chia-Wei Tsai, Chi-An Chen, Jason Lin (林傑森)* |
| DOI | 10.3390/math11061405 |
| 中文摘要 | 量子加法求和是安全多方計算中的一種應用。然而，大部分現有的量子加法求和協定都是假設參與者擁有所有的量子計算設備。而考量到未來的實際應用，參與者的運算能力必須進行調整。雖然Boyer等人提出半量子的環境來解決這個問題，但存在著另一個現實的問題，也就是雜訊的干擾。在2022年，Ye等人提出了一種對集體雜訊干擾具有抵抗力的兩方半量子加法求和（SQS）協定，在這個協定中，兩個經典參與者可以在量子半誠實的第三方幫助下完成他們私有二進制序列的求和。他們證明了他們的SQS協議對於各種竊聽攻擊是具有抵抗力的。本文指出Ye等人SQS協議中的兩個資訊洩露風險，如果上述安全問題得不到解決，Ye等人的SQS協議可能無法安全地執行私密量子計算。幸運的是，本文所提出針對集體相位退相干雜訊的SQS協議不僅可免於資訊洩露問題，而且對於各種量子攻擊皆具有抵抗力。此外，所提的SQS協定，其量子位元效率比Ye等人的SQS協議還要高四倍，可以有效提高量子利用率。 |
| 英文摘要 | Quantum summation is one of the various applications in secure multi-party computation. However, most of the existing quantum summation protocols assume that the participants possess all the quantum devices. Considering future applications, the capability of the participants must be adjusted before it can be put into practical use. Although Boyer et al. proposed that the semi-quantum environment could be used to solve this problem; another practical problem is the interference by noise. In 2022, Ye et al. proposed a two-party semi-quantum summation (SQS) protocol resistant to the interference of collective noise, in which two classical participants can accomplish the summation of their private binary sequences with the assistance of a quantum semi-honest third party. They proved that their SQS protocol is resistant to various eavesdropping attacks. This paper unveils two risks of information leakage in Ye et al.’s SQS protocol. If the aforementioned security issues are not resolved, Ye et al.’s SQS protocol may not be able to perform private quantum computations securely. Fortunately, the SQS protocol against the collective-dephasing noise proposed in this study is free from the issue of information leakage as well as resistant to various quantum attacks. In addition, the quantum efficiency of the SQS protocol proposed in this study is four times higher than that of Ye et al.’s SQS protocol, which can effectively improve the quantum utilization rate. |
| 發表成果與AI計畫研究主題相關性 | 隨著 AI 技術的發展，越來越多先進的模型仰賴龐大的資料處理以及複雜的分析運算。許多不具備足夠計算能力的使用者端，在將資料提供給第三方平台進行模型訓練時，可能面臨隱私資料洩漏的風險。因此，如何使用量子通訊技術來安全地傳輸這些大量的資料進行訓練，已成為目前的重要研究議題之一。我們的研究採用相對較實務化的半量子環境，輔以去相干的量子態，以抵抗通道中集體去相位的雜訊。同時，我們透過量子資訊的特性，提出了在不解密的情況下進行求和的計算。這屬於隱私計算的一種應用，可以讓 AI 在網路上的建模具備隱私保護的能力。因此，本研究基於量子通訊的私密計算求和，與 AI 的資訊安全具有一定的相關性。 |
