Einmalige universelle Hashing-Quanten-Digitalunterschriften ohne perfekte Schlüssel

Quanten-Digitalunterschriften (QDSs), die korrelierte Bitfolgen zwischen drei entfernten Parteien für Unterschriften durch das Quantenrecht erzeugen, können Non-Repudiation, Authentizität und Integrität von Nachrichten garantieren. Kürzlich wurde ein Rahmen für einmalige universelle Hashing-QDS vorgeschlagen, der die quanten-assoziierte Verschlüsselung und universelle Hashfunktionen ausnutzt, um die Unterschriftenrate erheblich zu verbessern und bedingungslose Sicherheit zu gewährleisten, indem der Hashwert langer Nachrichten direkt signiert wird. Allerdings verwendet dieser Rahmen, ähnlich wie die Quanten-Schlüsselverteilung, Schlüssel mit perfekter Geheimheit, indem er eine Datenschutzverstärkung durchführt, die umständliche Matrixoperationen einführt, wodurch große Rechenressourcen verbraucht, Verzögerungen verursacht und die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöht werden. Hier beweisen wir, dass im Gegensatz zur privaten Kommunikation imperfect Quantenk Schlüssel mit partiellen Informationslecks für die digitalen Unterschriften und Authentifizierung verwendet werden können, ohne die Sicherheit zu gefährden, während eine Verbesserung der Unterschriftenrate um acht Größenordnungen für das Signieren einer Megabit-Nachricht im Vergleich zu herkömmlichen Ein-Bit-Schemata erreicht wird. Diese Studie reduziert erheblich die Verzögerung bei der Daten-Nachbearbeitung und ist mit allen Quanten-Schlüsselgenerierungsprotokollen kompatibel. In unserer Simulation, bei der das Zwei-Photonen-Twin-Field-Schlüsselgenerierungsprotokoll als Beispiel dient, kann QDS praktisch über eine Faserstrecke von 650 km zwischen dem Unterzeichner und dem Empfänger implementiert werden. Zum ersten Mal bietet diese Studie eine kryptografische Anwendung von Quanten-Keys mit imperfekter Geheimheit und ebnet den Weg für die praktische und agile Implementierung von digitalen Unterschriften in einem zukünftigen Quanten-Netzwerk.