У статті наведено деякі показові результати, пов’язані з явищем відгуку ультрахолодних квантових газів у стані з бозе-ейнштейнівським конденсатом. Показано, що на основі загального теоретичного підходу, запропонованого авторами, можна послідовно описати уповільнення сигналів не лише оптичного, а й мікрохвильового діапазонів до надзвичайно низьких показників групової швидкості. Явище сильного уповільнення електромагнітних хвиль може бути використане для детектування магнітних полів з високою точністю, дуже якісної фільтрації сигналів та більш детального вивчення особливостей енергетичного спектра атомів. Як іще один яскравий приклад можливого «курйозного» застосування проаналізовано принципову можливість прискорення релятивістських частинок ультрахолодними газами за наявності інверсної заселеності квантових станів.
У статті наведено деякі показові результати, пов’язані з явищем відгуку ультрахолодних квантових газів у стані з бозе-ейнштейнівським конденсатом. Показано, що на основі загального теоретичного підходу, запропонованого авторами, можна послідовно описати уповільнення сигналів не лише оптичного, а й мікрохвильового діапазонів до надзвичайно низьких показників групової швидкості. Явище сильного уповільнення електромагнітних хвиль може бути використане для детектування магнітних полів з високою точністю, дуже якісної фільтрації сигналів та більш детального вивчення особливостей енергетичного спектра атомів. Як іще один яскравий приклад можливого «курйозного» застосування проаналізовано принципову можливість прискорення релятивістських частинок ультрахолодними газами за наявності інверсної заселеності квантових станів.
У доповіді наведено огляд прогресу в дослідженнях унікальних ефектів у квантових газах атомів за низьких температур. Окрему увагу приділено явищу конденсації Бозе—Ейнштейна, а також окреслено широке коло систем, у яких це явище проявляється і зумовлює важливі фізичні ефекти. Зазначено, що за наявності додаткових лазерних полів, що формують просторово-періодичні стоячі хвилі, можна моделювати складні для опису системи, пов’язані з фізикою конденсованого стану, в яких спостерігаються явища надплинності, магнетизму, зарядового й орбітального впорядкування, надпровідності тощо. Вказано на все частіше використання систем холодних атомів як універсальних квантових симуляторів, а також окреслено перспективи новітніх теоретичних підходів тензорних мереж для застосувань у квантових обчисленнях.
З появою квантових обчислювальних технологій, що мають потенціал обчислювати з набагато більшою швидкістю, ніж класичні комп’ютери класична стеганографія стикається з новими загрозами, які ускладнюють приховування інформації. Водночас це стимулює розвиток нових підходів, таких як постквантова стеганографія, яка враховує потенціал квантових обчислень. Але, виявляється, що квантові обчислення мають потенціал радикально змінити багато аспектів криптографії, а стеганографія, яка використовується для приховування інформації, також може зазнати впливу. Мета роботи. Аналіз особливостей впливу найвідомішої реалізації квантової криптографії, як квантовий розподіл ключів (Quantum Key Distribution для розробки рекомендацій щодо підвищення ефективності стеганографічних методів. Методологія дослідження. Для дослідження впливу квантових обчислень на стеганографію розглянуто застосування різноманітних методів, залежно від конкретних цілей дослідження та доступних ресурсів, а саме: математичне моделювання стеганографічних алгоритмів, аналіз вразливостей перед квантовими алгоритмами, розробка квантових атак на стеганографічні методи та інші. Наукова новизна. Авторами у цієї проблематиці були визначені основні криптографічні системи, що забезпечують захист інформації в умовах квантових загроз, у тому числі особливості квантової криптографії. Також наведені основні особливості квантових обчислень, такі як суперпозиція, заплутаність та зв’язаність. Як результати дослідження можуть бути такі. Нарешті, необхідно зазначити, що загрози, які виникають у результаті розвитку квантових технологій, вимагають термінової адаптації та впровадження нових стандартів у сфері інформаційної безпеки. Інтеграція QKD і стеганографії є багатообіцяючим напрямком, що може знайти застосування в захищених комунікаціях, зокрема в дипломатії, оборонній сфері та приватних зв’язках. Висновки. Квантова механіка пропонує високий рівень випадковості, який може бути використаний для підвищення надійності приховування інформації за рахунок переваг квантового випадкового шуму. Це дозволяє створювати більш стійкі до виявлення стеганографічні системи. Потенційні напрямами подальших досліджень можуть бути: вивчення інтеграції квантових методів з класичною стеганографією; аналіз безпеки стеганографічних методів у постквантовий період; розробка квантових протоколів стеганографії; оцінка впливу квантового шуму на приховування та виявлення інформації для захисту систем електронної комерції.
У статті досліджено проблему захисту каналів зв’язку автономних безпілотників в умовах розвитку квантових обчислень. Проаналізовано особливості функціонування безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що працюють у середовищі з обмеженими обчислювальними ресурсами, високими вимогами до енергоефективності та часових характеристик. Визначено актуальні загрози, зокрема пов’язані з можливістю застосування квантових атак для порушення традиційних криптографічних схем. Запропоновано гібридну модель криптографічного захисту, яка поєднує постквантові алгоритми обміну ключами (Kyber512) та цифрових підписів (Dilithium2) із полегшеним симетричним шифруванням (AES, ChaCha20). Побудовано поетапні схеми взаємодії, математичні моделі та реалізовано експериментальне моделювання на платформах STM32F407 та ESP32-S3. Отримані результати свідчать про придатність моделі до використання в реальному часі, її масштабованість та низьке енергоспоживання. У роботі також порівняно ефективність запропонованого рішення з класичними криптографічними підходами та визначено переваги у контексті стійкості до квантових атак і відповідності обмеженням вбудованих систем.
Досліджено гамільтоніан, який описує нерелятивістську систему N частинок (атомів чи молекул), що взаємодіють із квантованим електромагнітним полем. Показано, що канонічне перетворення такого гамільтоніана, яке залишає у початковий момент часу лише оператори поля, для достатньо коротких проміжків часу не генерує поля, що обернено пропорційне першому і другому ступеню відстаней між частинками, а також розкриває певні колективні ефекти, включаючи захоплення електромагнітного поля системою частинок.
Об’єктом дослідження є сучасні квантовостійкі криптоалгоритми, які мають забезпечувати безпеку даних у комунікаційних каналах в умовах зростаючої загрози з боку квантових комп'ютерів, так як для них наразі не існує ефективних алгоритмів криптоаналізу, оскільки вони базуються на інших математичних проблемах ніж ті, що експлуатуються у поточний час. У статті зроблено огляд алгоритмів, які було подано на участь в процесі сертифікації від організації NIST, розподіллено за типами криптографічних схем, наведено відомості про те, на яких математичних задачах вони ґрунтуються, складність розв'язання цих задач, переваги та недоліки. Метою роботи є порівняння постквантових криптографічних систем та їх аналіз. В роботі розглянуті та проаналізовані основні принципи застосування різних видів криптографії, яка є стійкою до атак з використанням як звичайних, так і квантових комп'ютерів та технологій. Оглянуто наступні криптографічні типи: криптографію на основі ґраток, мультиваріативну криптографію, криптографію на основі хеш-функцій, криптографію на основі кодів коригування помилок та криптографію на основі ізогенії; що дозволяє зробити висновок про те, який з підходів до криптографії є кращим дляобрання в конкретній ситуації. Результатом є порівняльний аналіз алгоритмів за обраними критеріями та формування списку алгоритмів, які є прийнятними для використання у «пост квантову добу», коли звичайні алгоритми вже не зможуть забезпечувати конфіденційність, за умови відсутності специфічних вимог щодо їх роботи (таких як розмір відкритого та закритого ключів/швидкодія алгоритмів). Бібл. 21, табл. 2
Проведено систематичний огляд передумов застосування квантових обчислень у високоточних системах керування, з урахуванням обмежень традиційних архітектур, що пов'язані з обчислювальною складністю, затримками та обмеженою адаптивністю у реальному часі. Визначено класи задач, для яких потенційно доцільним є впровадження квантових обчислювальних рішень, як то оптимізація траєкторій, прогнозування станів і стабілізація динаміки. Розглянуто провідні архітектури квантових обчислювальних пристроїв з точки зору їхньої сумісності з потребами систем управління. Проаналізовано алгоритмічну базу, релевантну для задач оптимізації та прийняття рішень, зокрема алгоритми Гровера, варіаційний квантовий евристичний алгоритм, варіаційний алгоритм оцінювання енергії, квантові алгоритми лінійної алгебри. Виокремлено ключові характеристики квантових платформ, як то квантова перевага, декогеренція, чутливість до шуму, обмеження на кількість кубітів, як визначальні для практичного впровадження. Узагальнено технічні вимоги до обчислювальних ядер, що мають бути враховані при проєктуванні гібридних архітектур. Наведено приклади використання предикативного та адаптивного керування з включенням квантових прискорювачів. Розглянуто моделі співіснування класичних і квантових компонентів у режимі онлайн-керування. Визначено перспективність використання квантових алгоритмів у задачах моделювання та управління. Розроблено узагальнену концепцію гібридної системи керування, що включає класичний модуль прийняття рішень та квантовий оптимізатор. Здійснено аналітичне порівняння продуктивності класичних та квантових підходів на прикладі типових задач управління, з використанням метрик швидкодії, точності та стійкості до шуму. Запропоновано архітектурне рішення з використанням квантового оптимізатора для керування багатоагентною системою з неповною інформацією про стан середовища. Наведено умовно-формальний опис алгоритму гібридного керування з квантовим елементом у контурі оптимізації.