Resumo -Protocolos quânticos de autenticac ¸ão possuem um papel importante em esquemas de Criptografia Quântica, pois visam assegurar a origem de certa informac ¸ão ou a identidade de uma das partes da comunicac ¸ão.Embora muitos protocolos com este propósito tenham sido propostos, não se conhecem métodos sistemáticos capazes de permitir comparac ¸ões entre eles nem tampouco determinar quais os recursos demandados por um protocolo em particular.Na tentativa de minimizar esta limitac ¸ão, este artigo apresenta uma abordagem baseada na Complexidade Comunicacional Quântica que possibilita avaliar protocolos quânticos de autenticac ¸ão a partir do número de informac ¸ões trocadas entre as partes -uma característica comum a todos os protocolos desta natureza.A abordagem proposta pode ser aplicada na Criptografia Quântica com o intuito de auxiliar a escolha e a classificac ¸ão dos protocolos mais adequados para um determinado cenário, considerando os recursos disponíveis.Além disso, este artigo apresenta resultados sobre a aplicac ¸ão da metodologia proposta em alguns protocolos quânticos de autenticac ¸ão, ampliando os conhecimentos sobre a literatura existente.
Resumo -Protocolos quânticos de autenticac ¸ão possuem um papel importante em esquemas de Criptografia Quântica, pois visam assegurar a origem de certa informac ¸ão ou a identidade de uma das partes da comunicac ¸ão.Embora muitos protocolos com este propósito tenham sido propostos, não se conhecem métodos sistemáticos capazes de permitir comparac ¸ões entre eles nem tampouco determinar quais os recursos demandados por um protocolo em particular.Na tentativa de minimizar esta limitac ¸ão, este artigo apresenta uma abordagem baseada na Complexidade Comunicacional Quântica que possibilita avaliar protocolos quânticos de autenticac ¸ão a partir do número de informac ¸ões trocadas entre as partes -uma característica comum a todos os protocolos desta natureza.A abordagem proposta pode ser aplicada na Criptografia Quântica com o intuito de auxiliar a escolha e a classificac ¸ão dos protocolos mais adequados para um determinado cenário, considerando os recursos disponíveis.Além disso, este artigo apresenta resultados sobre a aplicac ¸ão da metodologia proposta em alguns protocolos quânticos de autenticac ¸ão, ampliando os conhecimentos sobre a literatura existente.
Resumo-Ao considerar a autenticac ¸ão quântica de mensagens, é necessário considerar as particularidades deste cenário ao conceber protocolos e a analisar a seguranc ¸a dos mesmos, pois as regras da Mecânica Quântica precisam ser levadas em considerac ¸ão.Considerando este contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar um protocolo de autenticac ¸ão quântica de mensagens utilizando variáveis contínuas.Segundo o protocolo proposto, é possível restringir, até um limiar desejado, a quantidade de informac ¸ão que é acessível a um espião deste sistema de comunicac ¸ão.Os resultados em termos de seguranc ¸a deste protocolo podem ser comparados com resultados relevantes existentes na literatura.Palavras-Chave-Autenticac ¸ão Quântica de Mensagens; Variáveis Contínuas; Mecânica Quântica.
Ocorre atualmente um movimento de aumento da importância que a manutenção da segurança da informação vem adquirindo em redes de informação de crítica. Ao longo das últimas décadas a utilização de ferramentas criptográficas, especialmente aquelas baseadas em problemas de díficil solução computacional, foram suficientes para garantir a segurança dos sistemas de comunicação. Contudo, o desenvolvimento da nova técnica de processamento de informação conhecida como computação quântica e os resultados téoricos e experimentais apresentados por esta mostram que é possível inviabilizar alguns dos sistemas de criptografia atuais amplamente utilizados. A existência de tal vulnerabilidade representa um fator crítico em redes em que falhas de segurança da informação podem estar associadas a riscos de segurança física. Uma alternativa para os métodos criptográficos atuais consiste na utilização de sistemas quânticos na obtenção de um método criptográfico, o que se conhece como criptografia quântica. Este novo paradigma tem seu fundamento resistente mesmo na presença de capacidade tecnológica ilimitada, incluindo o cenário com disponibilidade de computação quântica. Este trabalho tem como objetivo levantar os impactos que o desenvolvimento da computação quântica têm sobre a segurança dos atuais sistemas criptográficos, apresentar e desenvolver alternativas de protocolos de criptografia quântica disponíveis, e realizar um estudo de caso por meio da avaliação da utilização de criptografia quântica no contexto da Aeronautical Telecommunication Network (ATN). Isto é feito por meio do desenvolvimento de um ambiente de simulacão que permite avaliar o comportamento de um protocolo de criptografia quântica em um cenário em um ambiente com requisitos de missão crítica, como é o caso da ATN.
Nos dias atuais, os sistemas de criptografia e autenticação desempenham um papel fundamental em aplicações que envolvem a manipulação de informações sigilosas, tais como movimentações financeiras, comércio eletrônico, aplicações militares e proteção de arquivos digitais. A popularização do uso dos sistemas de criptografia e autenticação se deve, em grande parte, a descrição de esquema de criptografia por chave pública. A segurança de tais sistemas é baseada na intratabilidade computacional (clássica) de problemas da teoria dos números, como a fatoração em produtos de primos e o problema do logaritmo discreto. A partir da formulação da Mecânica Quântica, foram demonstrados algoritmos que, executados em um computador quântico e consumindo tempo e recursos polinomiais, são capazes de resolver tais problemas. A construção de um computador quântico inviabilizaria, portanto, o uso de sistemas de criptografia e autenticação por chave pública. Nesta dissertação é discutido o problema da autenticação quântica de mensagens clássicas. É proposto um protocolo híbrido que alcança segurança incondicional, mesmo que um criptoanalista disponha de recursos computacionais infinitos, sejam eles clássicos ou quânticos. Através de uma prova matemática formal, é mostrado que o nível de segurança pode ser feito tão alto quanto desejado. Tal segurança é-garantida pelos princípios fundamentais da mecânica quântica.
0 algoritmo de Shor e a evolução da computação quântica trouxeram grandes ameaças à segurança dos criptossistemas atuais. Pela necessidade de se encontrar novas alternativas, surgiu a criptografia pós-quântica. Esta dissertação pode ser dividida em três partes principais. Na primeira apresentamos alguns elementos de teoria dos números e descrevemos um criptossistema clássico, o RSA, cuja segurança pode ser facilmente quebrada recorrendo a ataques quânticos. Na segunda parte descrevemos a implementação do algoritmo de Shor, que é um ataque a esse e a todos os criptossistemas cuja segurança reside no problema da fatorização ou no problema do logaritmo discreto. Na implementação deste algoritmo minimizámos o número de qubits necessários. Para isso, utilizámos transformadas de Fourier quânticas para realizar operações como a adição, a multiplicação e a exponenciação modular. Assim, segundo a nossa abordagem, precisámos de apenas Li + 2L2 + 3 qubits, para implementar o algoritmo de Shor, ou seja, para encontrar o período da função /(x) = ax mod N, onde Li corresponde ao número de qubits necessários para representar x tal que N2 < 2L1 < 2N2 e L2 corresponde ao número de qubits necessários para representar N. Por fim, na última parte desta dissertação, apresentaremos elementos da criptografia pós-quântica, em particular, um protocolo proposto por nós. Este é uma nova variante do criptossistema de McEliece, no qual se propõe o uso de códigos convolucionais em vez do uso de códigos de bloco. Assim, a parte codificadora da nossa chave pública, que denotaremos por G'(D), será ela própria convolucional. Ao estudarmos várias possibilidades de ataques para este criptossistema, verificámos que, em comparação com as restantes variantes, para uma chave pública menor conseguimos ter um fator de trabalho muito maior, o que se traduz numa maior segurança
[pt] Os protocolos de comunicação quântica são essenciais para a transmissão segura de informações, utilizando os princípios da mecânica quântica para alcançar uma segurança inatingível por sistemas criptográficos clássicos. Diferentemente dos métodos tradicionais que dependem de chaves criptográficas convencionais, os protocolos quânticos exploram propriedades únicas dos sistemas quânticos para garantir a segurança da comunicação. No entanto, a implementação prática da distribuição quântica de chaves (QKD) é desafiada por erros introduzidos durante a geração e transmissão de estados quânticos e pela possível presença de espiões. Esta dissertação explora algumas das estratégias mais usadas para estimativa de erros, correção de erros e amplificação de privacidade em sistemas de QKD. Por meio de uma revisão bibliográfica e simulações abrangentes, o estudo avalia as técnicas mais eficazes em cada área. O objetivo final desta análise é desenvolver um método a ser implementado na Rede Rio Quântica, uma rede de comunicação quântica metropolitana que interliga as instituições PUC-Rio, CBPF e UFRJ por meio de fibras ópticas e a UFF através de um canal de espaço livre. Os resultados destacam a importância de otimizar as medidas de correção de erros e privacidade para melhorar a confiabilidade e a segurança das redes de comunicação quântica.
Este trabalho propoe um estudo da incerteza integrando conceitos da teoria dos conjuntos fuzzy e da computac ao quantica. Enquanto a logica fuzzy busca obter uma forma de representar a incerteza e a imprecisao dos sistemas reais dentro da teoria dos conjuntos fuzzy, a computac ao quantica busca a modelagem de algoritmos quanticos considerando o principio da incerteza de Heisenberg, afirmando que o pares de variaveis conjugadas nao podem ambos ser conhecidos com precisao arbitraria, e incluindo a descric ao da informac ao em operac oes de medidas, na ocorrencia do fenomeno da interferencia, no emaranhamento e na superposic ao de estados quanticos. Na sua fundamentac ao, consideram-se os correspondentes conceitos e diferentes aspectos, mas sobretudo as muitas similaridades relacionadas ao tratamento da incerteza entre estas areas. Assim, a computac ao quantica estuda o mundo real atraves da modelagem computacional dos aspectos fisicos, e a logica fuzzy descreve a incerteza desse mundo pelo raciocinio dos sistemas especialistas. Alem disso, enquanto a computac ao quantica esta baseada na logica quantica e se fundamenta na teoria da Mecanica Quantica, a logica fuzzy trata da incerteza com base na teoria dos conjuntos fuzzy. Este trabalho contribui para a compreensao e integrac ao destas areas, considerando que o processamento quantico da informac ao a partir da especificac ao de sistemas especialistas, pode contribuir para melhoria de sistemas computacionais e o desenvolvimento de novas tecnologias de informac ao. Um sistema computacional baseado na logica fuzzy em um computador quantico deve ser capaz de gerar uma saida, a partir da manipulac ao de uma entrada de dados imprecisos, pela aplicac ao de um sistema baseada em regras. Os estados sao registradores quanticos, e as regras para os processos de fuzzificac ao aplicam os operadores de transformac oes unitarias. A principal contribuic ao deste trabalho e mostrar que a computac ao quantica pode ser usada para estender a classe dos conjuntos fuzzy. A ideia central e ver os estados de um registrador quantico definidos a partir de func oes de pertinencias de subconjuntos fuzzy. Como o intervalo unitario de numeros reais esta inserido na esfera de Bloch, cada ponto esta associado a um conjunto fuzzy quantico. No entanto, um conjunto generico quantico pode ser visto como uma superposic ao de muitos conjuntos fuzzy, gerando novos conjuntos fuzzy com diferentes formas, simultaneamente. Neste contexto, estes conjuntos sao apresentados como extensao das suas correspondentes propriedades quanticas oferecendo novas oportunidades para a modelagem de incertezas. Alem disso, apresenta-se uma analise dos principais operadores sobre conjuntos fuzzy quanticos incluindo descric ao, exemplificac ao e uso de propriedades algebricas%%%%This paper proposes a study of the uncertainty integrating concepts of fuzzy set theory and quantum computing. While fuzzy logic searches for a way to represent uncertainty and imprecision of real systems into the fuzzy set theory,…