Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Ukrainian Information Security Research Journal

ПИНГ-ПОНГ ПРОТОКОЛ КВАНТОВОЙ БЕЗОПАСНОЙ СВЯЗИ С ЧЕТЫРЕХКУБИТНЫМИ ПЕРЕПУТАННЫМИ W-СОСТОЯНИЯМИ

Р. С. Мамедов

Published Sep 15, 2011• 0 citations
Publisher

Abstract

Разработан новый пинг-понг протокол квантовой прямой безопасной связи с использованием перепутанных четырехкубитных W-состояний. Проанализированы два вида атак пассивного перехвата на протокол. Разработан метод модификации режима контроля подслушивания для обнаружения атаки "перехвата – повторной посылки" кубитов. Показано, что характеристики протокола с четырехкубитными W-состояниями практически совпадают с характеристиками протокола с трехкубитными GHZ-состояниями. Показано, что пинг-понг протокол с четырехкубитными W-состояниями не имеет преимуществ по сравнению с другими протоколами с четырехкубитными состояниями, которые исследованы к настоящему времени, и наилучшим из пинг-понг протоколов с четырехкубитными состояниями по критериям стойкости и эффективности является протокол с кластерными состояниями.

DOI
10.18372/2410-7840.13.2030

Related papers

СТОЙКОСТЬ ПИНГ-ПОНГ ПРОТОКОЛА С ТРИПЛЕТАМИ ГРИНБЕРГЕРА – ХОРНА – ЦАЙЛИНГЕРА К АТАКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ КВАНТОВЫХ СИСТЕМ

На основе методов квантовой теории информации анализируется атака с применением вспомогательных квантовых систем на пинг-понг протокол с трехкубитными перепутанными состояниями Гринбергера – Хорна – Цайлингера (ГХЦ). При использовании легитимными пользователями в режиме контроля подслушивания двух измерительных базисов протокол является асимптотически безопасным. Выполняется предварительный сравнительный анализ безопасности трех вариантов пинг-понг протокола. Информационная емкость и безопасность различных вариантов пинг-понг протокола находятся в обратно пропорциональной зависимости. Количество битов, которые может перехватить подслушивающий агент до его обнаружения, даже для протокола с ГХЦ-триплетами не превышает двух-трех десятков. Кратко обсуждаются способы защиты пинг-понг протокола с ГХЦ-триплетами от других известных видов атак на пинг-понг протокол.

•Oct 1, 2018•0 citations

Неклассичность спина, основанная на дисперсии

Yue Zhang, Shunlong Luo

Дисперсия квантового состояния является одной из самых фундаментальных и повсеместно встречающихся величин, количественно характеризующих неопределенность, и широко используется как в классической, так и в квантовой физике. Однако всe еще существуют новые аспекты ее применения, которые ожидают своего изучения. С помощью взаимного обмена ролей переменной состояния и наблюдаемой переменной, т. е. на основе формального рассмотрения любого состояния как наблюдаемой (что имеет смысл, поскольку любое состояние априори является эрмитовым оператором) и с использованием средней (по наблюдаемым) дисперсии этого состояния, для всех спиновых когерентных состояний вводится количественная характеристика неклассичности спина относительно разложения единицы, порожденного спиновыми когерентными состояниями. Эта величина легко вычисляется и в то же время обладает различными практическими свойствами: она может интерпретироваться как дефицит чистоты, дефицит энтропии Цаллиса и дефицит квадрата нормы функции Хусими относительно квадрата нормы функции Вигнера. Обнаружены несколько интуитивных свойств этого показателя и его связь с неопределенностью распределения в фазовом пространстве. В качестве иллюстрации приведены некоторые характерные примеры. Указаны различные обобщения.

Теоретическая и математическая физика•Jun 26, 2021•0 citations

Квантовый компьютер в схеме атомного квантового транзистора с логическим кодированием кубитов

С. А. Моисеев, С. Н. Андрианов, Е.С. Моисеев

Предлагается схема многокубитового квантового компьютера на атомных ансамблях с использованием квантового транзистора для реализации двухкубитных вентилей. Показано, как многоатомные ансамбли позволяют работать с большим числом кубитов, которые представляются в логической кодировке, когда каждый из кубитов записывается на суперпозиции одночастичных состояний двух атомных ансамблей. Доступ к кубитам реализуется путем соответствующей фазировки квантовых состояний каждого из атомных ансамблей. Для выполнения двухкубитных операций предлагается использовать атомный квантовый транзистор. Эффект квантового транзистора возникает при обмене квантом возбуждения между двумя многоатомными ансамблями, находящимися в двух близкорасположенных КЭД-резонаторах, связанных друг с другом через вентильный атом. В зависимости от того, в каком из двух квантовых состояний находится вентильный атом, между атомными ансамблями может происходить та или иная динамика переноса кванта. Используя возможности управления состоянием вентильного атома, показана возможность квантового контроля состоянием атомных ансамблей и реализации на этой основе базовых однокубитовых и двухкубитовых вентилей. Обсуждены возможные схемы реализации квантового компьютера на атомном квантовом транзисторе и их преимущества в практической реализации.

Оптика и спектроскопия•Jan 1, 2013•0 citations

Двухфотонное излучение водородоподобного атома c учетом поляризации фотонов и спиновых состояний электрона

В. В. Скобелев

Рассмотрен процесс двухфотонного излучения (Ze)* → (Ze) + 2γ водородоподобного атома c учетом спиновых состояний электрона и поляризации фотонов, что ранее не принималось во внимание. Получено общее выражение для вероятности процесса в единицу времени для различных состояний поляризации фотонов с формулировкой «жестких» и «мягких» правил отбора по квантовым числам m, l. Показано, что в силу установленной специфики свойств процесса двухфотонного излучения (отсутствие эффекта Зеемана, зависимость вероятности от состояний поляризации фотонов) он в принципе может быть идентифицирован на фоне однофотонного (Ze)* → (Ze) + γ, несмотря на наличие дополнительных малых факторов: 1) α = e²/ћc ≈ 1/137 теории возмущений по e и 2) квадрата «атомного» параметра разложения (Zα)² в выражении вероятности.

•Jan 1, 2016•0 citations

Квантовая динамика взаимодействующих мод в процессе внутрирезонаторной генерации субгармоники

S. T. Gevorkyan, M. S. Gevorkyan

Для процесса внутрирезонаторной генерации субгармоники исследована динамика корреляции флуктуаций числа фотонов взаимодействующих мод. Показано, что эта корреляция сильно зависит от коэффициента нелинейной связи между модами. В случае малых коэффициентов связи корреляция флуктуаций числа фотонов мала. При росте коэффициента связи корреляция растет (состояние подсистем начинает перепутываться) и, начиная от некторого значения коэффициента связи, при его дальнейшем росте начинает заново уменьшаться, и постепенно стремится к нулю (перепутанность между состояниями подсистем уменьшается). Исследована также квантовая динамика числа фотонов, квантовой энтропии и функции Вигнера стационарного состояния фундаментальной моды и моды субгармоники. Показано, что динамики этих величин тоже сильно зависят от значения коэффициента связи между взаимодействующими модами. Для больших значений коэффициента связи между модами показано, что мода субгармоники в больших временах взаимодействия локализуется в двухкомпонентном состоянии с одинаковой вероятностью обнаружения моды в каждой компоненте состояния. Квантовая энтропия этого состояния меньше максимальной энтропии двухкомпонентного состояния ln2, что показывает наличие квантово-механической интерференции между компонентами состояния моды субгармоники.

Оптика и спектроскопия•Jan 1, 2014•0 citations

Связь между уравнениями Фоккера - Планка - Колмогорова и нелинейными уравнениями Ланжевена

Владимир Яковлевич Файнберг, Vladimir Yakovlevich Fainberg

СВЯЗЬ МЕЖДУ УРАВНЕНИЯМИ ФОККЕРА-ПЛАНКА-КОЛМОГОРОВА И НЕЛИНЕЙНЫМИ УРАВНЕНИЯМИ ЛАНЖЕВЕНАНапоминается доказательство утверждения о том, что поведение любой голономной нерелятивистской системы может быть описано в терминах уравнения Ланжевена в евклидовом (мнимом) времени, так что для определенных начальных условий различные стохастические корреляторы совпадут (после их усреднения по стохастической силе) с квантово-механическими корреляторами.Уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова, которое следует из этого уравнения Ланжевена, эквивалентно уравнению Шредингера в евклидовом времени, если гамильтониан является эрмитовым, динамика описывается потенциальными силами, вакуумное состояние нормируемо и имеется энергетическая щель между вакуумным и первым возбужденным состояниями.Эти условия необходимы для доказательства предельной и эргодической теорем.Для трех точно решаемых моделей с нелинейными уравнениями Ланжевена показано, что соответствующие уравнения Шредингера удовлетворяют всем перечисленным выше условиям и приводят к локальным линейным уравнениям Фоккера-Планка-Колмогорова с производными не выше второго порядка.Кроме того, кратко обсуждается ряд нетривиальных математических вопросов стохастического анализа.

Теоретическая и математическая физика•Jan 1, 2006•2 citations
Разработан новый пинг-понг протокол квантовой прямой безопасной связи с использованием перепутанных четырехкубитных W-состояний. Проанализированы два вида атак пассивного перехвата на протокол. Разработан метод модификации режима контроля подслушивания для обнаружения атаки "перехвата – повторной посылки" кубитов. Показано, что характеристики протокола с четырехкубитными W-состояниями практически совпадают с характеристиками протокола с трехкубитными GHZ-состояниями. Показано, что пинг-понг протокол с четырехкубитными W-состояниями не имеет преимуществ по сравнению с другими протоколами с четырехкубитными состояниями, которые исследованы к настоящему времени, и наилучшим из пинг-понг протоколов с четырехкубитными состояниями по критериям стойкости и эффективности является протокол с кластерными состояниями.
На основе методов квантовой теории информации анализируется атака с применением вспомогательных квантовых систем на пинг-понг протокол с трехкубитными перепутанными состояниями Гринбергера – Хорна – Цайлингера (ГХЦ). При использовании легитимными пользователями в режиме контроля подслушивания двух измерительных базисов протокол является асимптотически безопасным. Выполняется предварительный сравнительный анализ безопасности трех вариантов пинг-понг протокола. Информационная емкость и безопасность различных вариантов пинг-понг протокола находятся в обратно пропорциональной зависимости. Количество битов, которые может перехватить подслушивающий агент до его обнаружения, даже для протокола с ГХЦ-триплетами не превышает двух-трех десятков. Кратко обсуждаются способы защиты пинг-понг протокола с ГХЦ-триплетами от других известных видов атак на пинг-понг протокол.
Дисперсия квантового состояния является одной из самых фундаментальных и повсеместно встречающихся величин, количественно характеризующих неопределенность, и широко используется как в классической, так и в квантовой физике. Однако всe еще существуют новые аспекты ее применения, которые ожидают своего изучения. С помощью взаимного обмена ролей переменной состояния и наблюдаемой переменной, т. е. на основе формального рассмотрения любого состояния как наблюдаемой (что имеет смысл, поскольку любое состояние априори является эрмитовым оператором) и с использованием средней (по наблюдаемым) дисперсии этого состояния, для всех спиновых когерентных состояний вводится количественная характеристика неклассичности спина относительно разложения единицы, порожденного спиновыми когерентными состояниями. Эта величина легко вычисляется и в то же время обладает различными практическими свойствами: она может интерпретироваться как дефицит чистоты, дефицит энтропии Цаллиса и дефицит квадрата нормы функции Хусими относительно квадрата нормы функции Вигнера. Обнаружены несколько интуитивных свойств этого показателя и его связь с неопределенностью распределения в фазовом пространстве. В качестве иллюстрации приведены некоторые характерные примеры. Указаны различные обобщения.
Предлагается схема многокубитового квантового компьютера на атомных ансамблях с использованием квантового транзистора для реализации двухкубитных вентилей. Показано, как многоатомные ансамбли позволяют работать с большим числом кубитов, которые представляются в логической кодировке, когда каждый из кубитов записывается на суперпозиции одночастичных состояний двух атомных ансамблей. Доступ к кубитам реализуется путем соответствующей фазировки квантовых состояний каждого из атомных ансамблей. Для выполнения двухкубитных операций предлагается использовать атомный квантовый транзистор. Эффект квантового транзистора возникает при обмене квантом возбуждения между двумя многоатомными ансамблями, находящимися в двух близкорасположенных КЭД-резонаторах, связанных друг с другом через вентильный атом. В зависимости от того, в каком из двух квантовых состояний находится вентильный атом, между атомными ансамблями может происходить та или иная динамика переноса кванта. Используя возможности управления состоянием вентильного атома, показана возможность квантового контроля состоянием атомных ансамблей и реализации на этой основе базовых однокубитовых и двухкубитовых вентилей. Обсуждены возможные схемы реализации квантового компьютера на атомном квантовом транзисторе и их преимущества в практической реализации.
Рассмотрен процесс двухфотонного излучения (Ze)* → (Ze) + 2γ водородоподобного атома c учетом спиновых состояний электрона и поляризации фотонов, что ранее не принималось во внимание. Получено общее выражение для вероятности процесса в единицу времени для различных состояний поляризации фотонов с формулировкой «жестких» и «мягких» правил отбора по квантовым числам m, l. Показано, что в силу установленной специфики свойств процесса двухфотонного излучения (отсутствие эффекта Зеемана, зависимость вероятности от состояний поляризации фотонов) он в принципе может быть идентифицирован на фоне однофотонного (Ze)* → (Ze) + γ, несмотря на наличие дополнительных малых факторов: 1) α = e²/ћc ≈ 1/137 теории возмущений по e и 2) квадрата «атомного» параметра разложения (Zα)² в выражении вероятности.
Для процесса внутрирезонаторной генерации субгармоники исследована динамика корреляции флуктуаций числа фотонов взаимодействующих мод. Показано, что эта корреляция сильно зависит от коэффициента нелинейной связи между модами. В случае малых коэффициентов связи корреляция флуктуаций числа фотонов мала. При росте коэффициента связи корреляция растет (состояние подсистем начинает перепутываться) и, начиная от некторого значения коэффициента связи, при его дальнейшем росте начинает заново уменьшаться, и постепенно стремится к нулю (перепутанность между состояниями подсистем уменьшается). Исследована также квантовая динамика числа фотонов, квантовой энтропии и функции Вигнера стационарного состояния фундаментальной моды и моды субгармоники. Показано, что динамики этих величин тоже сильно зависят от значения коэффициента связи между взаимодействующими модами. Для больших значений коэффициента связи между модами показано, что мода субгармоники в больших временах взаимодействия локализуется в двухкомпонентном состоянии с одинаковой вероятностью обнаружения моды в каждой компоненте состояния. Квантовая энтропия этого состояния меньше максимальной энтропии двухкомпонентного состояния ln2, что показывает наличие квантово-механической интерференции между компонентами состояния моды субгармоники.
СВЯЗЬ МЕЖДУ УРАВНЕНИЯМИ ФОККЕРА-ПЛАНКА-КОЛМОГОРОВА И НЕЛИНЕЙНЫМИ УРАВНЕНИЯМИ ЛАНЖЕВЕНАНапоминается доказательство утверждения о том, что поведение любой голономной нерелятивистской системы может быть описано в терминах уравнения Ланжевена в евклидовом (мнимом) времени, так что для определенных начальных условий различные стохастические корреляторы совпадут (после их усреднения по стохастической силе) с квантово-механическими корреляторами.Уравнение Фоккера-Планка-Колмогорова, которое следует из этого уравнения Ланжевена, эквивалентно уравнению Шредингера в евклидовом времени, если гамильтониан является эрмитовым, динамика описывается потенциальными силами, вакуумное состояние нормируемо и имеется энергетическая щель между вакуумным и первым возбужденным состояниями.Эти условия необходимы для доказательства предельной и эргодической теорем.Для трех точно решаемых моделей с нелинейными уравнениями Ланжевена показано, что соответствующие уравнения Шредингера удовлетворяют всем перечисленным выше условиям и приводят к локальным линейным уравнениям Фоккера-Планка-Колмогорова с производными не выше второго порядка.Кроме того, кратко обсуждается ряд нетривиальных математических вопросов стохастического анализа.