Fonctions inclinables en physique quantique : Possibilités et impossibilités.

Résumé Les fonctions physiques non clonables (PUF) sont des dispositifs physiques au comportement unique qui sont difficiles à cloner. Une variété de schémas PUF ont été considérés dans des études théoriques ainsi que dans des implémentations pratiques de plusieurs primitives de sécurité telles que l'identification et la génération de clés. Récemment, la non-clonabilité inhérente des états quantiques a été exploitée pour définir un analogue quantique (partiel) des PUF classiques (contre des adversaires limités). Il existe également quelques propositions d'implémentations quantiques de PUF optiques classiques. Cependant, aucune de ces tentatives ne fournit une étude complète des fonctions physiques inclinables quantiques (QPUF) avec des outils de cryptographie quantique comme nous le présentons dans cet article. Nous définissons formellement les QPUFs, en encapsulant toutes les exigences des PUFs classiques et en introduisant de nouvelles exigences inhérentes au cadre quantique, comme la testabilité. Nous développons un cadre de sécurité basé sur les jeux quantiques pour notre analyse et définissons une nouvelle classe d'attaques quantiques, appelée attaque générale d'émulation quantique. Cette classe d'attaques exploite les paires défi-réponse valides capturées précédemment pour émuler l'action d'une transformation quantique inconnue sur une nouvelle entrée. Nous concevons une attaque concrète basée sur un algorithme d'émulation quantique existant et l'utilisons pour montrer qu'une famille de primitives cryptographiques quantiques qui reposent sur des transformations unitaires inconnues ne fournissent pas d'infalsifiabilité existentielle alors qu'elles fournissent une infalsifiabilité sélective. Ensuite, nous exprimons nos résultats dans le cas de QPUF comme une transformation unitaire inconnue.