Hybrid Encryption with Certified Deletion in Preprocessing Model
本文引入并形式化了预处理模型下的混合加密与认证删除（pHE-CD），提出了两种将信息论密钥封装与数据封装机制相结合的方案，以实现针对任意长度消息的全信息论安全或计算安全加密及永久性认证删除。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
想象一下你是爱丽丝（Alice），你有一个非常敏感的秘密想要发给你的朋友鲍勃（Bob）。你把这个秘密放入一个数字盒子（加密）并寄给了他。
在旧的经典世界里，存在一个大问题：鲍勃可以在你要求他销毁之前，制作一个完美的盒子副本。 即使你要求他删除原始数据，他可能也留存了一个隐藏的副本。如果黑客以后偷走了鲍勃的密钥，他们就可以打开这个隐藏的副本并读取你的秘密。你无法证明他真的删除了数据。
这篇论文介绍了一种利用量子物理学（微观世界的科学）来解决这一问题的发送秘密的新方法。它被称为**“带有认证删除功能的混合加密”**。
以下是其工作原理，通过简单的概念进行分解：
1. 魔力法则：你无法复制量子数据
整个系统依赖于宇宙中的一条规则，叫做**“不可克隆定理”**。在量子世界中，你无法在不破坏原件的情况下制作一份完美的副本。这就像尝试复印一个肥皂泡；复印的行为本身就会让气泡破裂。
2. 两部分锁定的系统（“混合”部分）
作者提出了一个结合了两种类型锁定的系统，用以处理任何长度的消息（而不只是一个比特）：
- 锁 A（密钥生成器）： 这部分使用爱丽丝和鲍勃之间预先共享的秘密（就像他们之前做过的秘密握手一样）。它会创建一个临时的、一次性的密钥。这部分非常强大，即使是拥有无限能力的超级计算机也无法破解它。
- 锁 B（数据容器）： 这部分持有实际的消息。它使用来自锁 A 的临时密钥将消息密封在一个量子盒子内。
3. “认证删除”的小技巧
这里是魔力时刻。爱丽丝将量子盒子发给鲍勃。稍后，爱丽丝说：“我想让你删除那个盒子。”
抉择： 鲍勃必须选择其中一条路径，但他不能两者兼得：
- 路径 1（阅读）： 他使用他的密钥打开盒子并阅读消息。但由于量子物理学的作用，在他阅读的那一刻，“删除证书”就变得无法生成。他可以阅读，但他无法证明自己已经删除了它。
- 路径 2（删除）： 他对盒子进行特定的量子测量以“擦除”它。这个动作会破坏以后读取消息的能力。然而，这个动作会产生一个**“删除证书”**。
证书： 鲍勃将这个证书发回给爱丽丝。爱丽丝会检查它。如果证书有效，她就能确信鲍勃无法再读取该消息，即使他保留了密钥。数据已永远消失。
4. 两种不同的安全“风味”
论文提供了两个版本的系统，取决于你需要的保护强度有多高：
版本 1（“不可破解”的保险库）：
- 工作原理： 仅使用物理定律和完美的随机性。
- 保证： 即使一个拥有无限计算能力的恶棍拥有超级计算机，他们也无法破解代码或伪造删除。它是永久安全的。
- 代价： 对于每条消息，它都需要大量的“量子燃料”（随机性），类似于一次一密（One-Time Pad）的工作方式。
版本 2（“永恒”的保险库）：
- 工作原理： 它将标准的计算机加密（如你银行应用中使用的 AES 算法）与量子删除技巧相结合。
- 保证：
- 在 鲍勃删除文件之前：安全性依赖于当前计算机无法破解该代码（计算安全性）。
- 在 鲍勃删除文件并获得有效证书之后：安全性变为永久不可破解。即使未来发明了可以破解所有现有代码的超级计算机，恢复数据也将是不可能的，因为量子证书证明了数据已被物理销毁。
- 优势： 这个版本效率更高，并且使用了标准技术（如 AES）结合量子编码。
大局观
该论文声称构建了一个这样的系统，其中：
- 爱丽丝可以将数据外包给鲍勃（例如云服务器）。
- 鲍勃要么可以读取数据，要么可以删除数据并证明这一点。
- 如果鲍勃删除了数据，爱丽丝会得到证明，证明数据已消失。
- 如果鲍勃删除了数据，那么没有任何人（甚至包括未来的超级计算机）能够恢复数据，即使他们以后偷走了鲍勃的密钥。
作者强调，这并不依赖于可能被未来计算机解决的“数学难题”。相反，它依赖于物理的基本定律（量子力学）以及你无法在不破坏量子态的情况下复制量子态的事实。他们还指出，这项技术可以使用现有的量子工具（如用于量子密钥分发的工具）来构建。
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