پدافند الکترونیکی و سایبری

یک رویکرد جدید محاسبه نرخ ارسال در سامانههای تبادل اطلاعات کوانتومی با استفاده از توزیع دوجملهای

سیدمحمد حسینی, شهروز جانباز, مهدی داودی دراره, Ali Zaghian

Published May 22, 2019• 0 citations

Abstract

ارزیابی الگوریتم‌‌های تبادل بیت معمولا توسط شاخص بازدهی انجام می‌شود، و به نسبت تعداد بیت ارسالی که با ‏موفقیت دریافت شده‌اند به کل تعداد بیت‌های ارسالی اطلاق می شود. هر چند در نظریه اطلاعات کوانتومی هم اغلب تکیه بر همین شاخص است، ‏اما می‌توان بر مبنای آن، عامل ارزیابی دیگری را برای این حوزه از نظریه اطلاعات معرفی کرد که چشم‌اندازی از هزینه‌های الگوریتم ‏را هم در بر دارد. این شاخص تعداد کیوبیت‌های ارسالی مورد نیاز برای دریافت یک دنباله‌ بیتی مطلوب ‏است. با کمک این شاخص جدید می‌توان اطلاعات دقیق‌تری درباره‌ تعداد کیوبیت مورد نیاز برای ارسال، با توجه به طول خروجی مورد انتظار الگوریتم، بهدست آورد و هزینه‌های پیاده‌سازی الگوریتم را بهتر برآورد کرد. این در حالی است که شاخص بازدهی تنها برای مقایسه‌ نظری الگوریتم‌ها قابل استفاده است. در این مقاله برای توضیح چگونگی محاسبه این شاخص، از ایده‌ای که در صنعت حمل و نقل برای فروش مازاد بلیط استفاده می‌شود بهره ‏می‌بریم. در واقع ابتدا با بهکار بردن روش فروش مازاد برای آزمایش دو شکاف یانگ، مفاهیم و نمادهای این دو مبحث را یکپارچه کرده و سپس ‏نتایج محاسبات را ارائه داده‌ایم. در نهایت، با استفاده از همین رویکرد، تعداد کیوبیت‌های ارسالی مورد نیاز بهمنظور تولید کلید با طول ‏مطلوب را در پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی ‏BB84‎‏ و ‏Six-State‏، برحسب نرخ خطا محاسبه می‌کنیم.‏

Related papers

سازوکاری جدید برای ارتقا امنیت شبکه اینترنت اشیا نظامی با استفاده از رمزنگاری کوانتومی و کلاسیک

دوستی مطلق, نصیب الله دوستی مطلق

از مخاطراتی که توسط الگوریتم‌های کوانتومی به جهان اعمال می‌شود استفاده از آن‌ها به منظور شکستن امنیت برخی سیستم‌های مبتنی بر الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک است. اما، امنیت سیستم‌های مبتنی بر الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی از مخاطره ذکر شده در امان است. خاصیت مفید دیگر الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی، تغییر اطلاعات پس از شنود در یک کانال است که این تغییر حالت در کیوبیت‌ها باعث ایجاد راهی برای تشخیص شنود کانال غیر امن یا کانال به ظاهر امن است. همچنین، امکان توزیع امن سهم‌ها از ایجادکننده سهام به سهام‌داران در الگوریتم تسهیم راز کوانتومی وجود دارد، حال آنکه این امکان در الگوریتم تسهیم راز کلاسیک وجود ندارد. یکی از کاربردهای مهم شبکه اینترنت اشیا (ا.ا)، اینترنت اشیا نظامی (ا.ا.ن) است. با توجه به اینکه ا.ا.ن مستقیما بر روی صحنه‌های نبرد تأثیر می‌گذارد، در مقایسه با کاربردهای غیرنظامی، دارای اهمیت بالاتری است. از این رو، مسائل امنیتی مرتبط با بخش‌های مختلف شبکه ا.ا.ن بسیار حیاتی هستند. در این مقاله طرحی جدید با استفاده از ترکیب رمزنگاری کلاسیک (به طور خاص استفاده از طرح امضای دیجیتال جدید معرفی شده) و رمزنگاری کوانتومی (به طور خاص تسهیم راز کوانتومی) برای ارتقا امنیت شبکه ا.ا.ن ارائه داده‌ایم. این طرح در مقایسه با پژوهش‌های مشابه نیازمندی‌های امنیتی بیشتری را تامین کرده و در برابر حمله‌های مطرح در این شبکه مقاوم است.

پدافند الکترونیکی و سایبریJun 22, 20210 citations

بطلان اصل مکملیت و نتایج فلسفی آن

فاطمه ربیع پور, محمدکاظم علوی

علیت یکی از مهمترین مفاهیم فلسفی می باشد که به عنوان اصل بدیهی همه ی ابعاد زندگی بشر را تحت تأثیر قرار داده است. اما به رغم اینکه ایل پایه و مبنای هر پژوهش علمی بوده، در طول تاریخ مورد هجوم شبهات فراوانی از سوی برخی از فلاسفه و فیزیکدانان قرار گرفته است. یکی از شبهات را می توان در مکمیت بور که مبتنی بر هایزنبرگ است، یافت؛ که به دلیل داشتن مدلول فیزیکی، از پذیرفته شدن ترین نظریه های فیزیک کوانتوم می باشد. اما چنانچه تجربه نشان داده است، بسیاری از نظریه ها و تئوری های علمی غیرقطعی بوده و پیوسته در حال تغییر و تبدیل می باشند که در این میان این نظریه و نیز از این جریان مستثنی نبوده اند، زیرا پس از گذشت هشتاد سال، یک دانشمند جوان ایرانی به نام پروفسور شهریار صدیق افشار با ارائه ی نظریه ای درباره ماهیت دوگانه ی نور، توانست سلطه ی هشتاد ساله ی این نظریه را در هم شکند. این آزمایش، مبتنی بر آزمایشی مشهور درباره ی پدیده ی تداخل است که موسوم به دو شکاف میباشد. وی در این آزمایش به وضوح نشان میدهد که هیچ تناقضی در نمود هم زمان ماهیت موجی و ذره ای نور وجود ندارد؛ موضوعی که تا سال 2004، امر مسلم و پذیرفته شده ی مکانیک کوانتوم بوده است و نتایج فلسفی خطرناکی چون نفی علیت را درپی داشته است. طرح این نظریه نه تنها به عنوان یکی از مباحث بنیادی و جریان ساز فیزیک جدید جائز اهمیت است؛ بلکه پاسخی دندان شکن به نتایج و برداشتهای معرفت شناختی حاصل از نظریه های اصل مکملیت و عدم قطعیت نیز می باشد؛ لذا ما را بر آن داشته است که در مقاله ی حاضر در حد توان به بررسی و تحلیل آن بپردازیم.

Āyinah-i ma̒rifat/Āyinah-i ma̒rifatDec 22, 20150 citations

ارائه یک روش جدید و جامع برای نمایش کوانتومی سیگنال های صوتی دیجیتال

جواد چهارلنگ, محمد مصلح, سعید رسولی هیکل آباد

دور از انتظار نیست که با افزایش روز افزون حجم اطلاعات و دادههای پردازشی، محاسبات کلاسیک به سبب محدودیتهایی همچون افزایش شدید بار محاسباتی و پیچیدگی زمانی، و همچنین عدم توانایی یا مقرون به صرف نبودن اجرای برخی الگوریتمها و پردازشها، به انتهای راه خود برسد. در دهههای اخیر محاسبات کوانتومی به‌عنوان یکی از فناوریهای نویدبخش جدید برای غلبه بر محدودیتهای محاسبات کلاسیک پیشنهاد شده است و نسل جدیدی از کامپیوترها و شبکههای ارتباطی بر مبنای آن در حال شکلگیری است. پردازش سیگنالهای دیجیتال یکی از شاخههایی است که سعی در استفاده از تواناییهای محاسبات کوانتومی داشته است و در این راستا تاکنون روشهای انگشت‌شماری جهت نمایش سیگنالهای صوتی به فرم کوانتومی ارائه شده است. این روشها یا توانایی نمایش دقیق یک سیگنال دیجیتال به فرم کوانتومی را ندارند و یا اینکه قابلیت استفاده برای انواع سیگنالهای صوتی تککاناله یا چندکاناله را دارا نمی‌باشند. بنابراین، در این خصوص نیاز به یک روش نمایش جامع و دقیق احساس میشد که بر این اساس در این مقاله، نمایش کوانتومی جامع سیگنالهای دیجیتال (CQRDS) پیشنهاد شده است، که قابلیت نمایش دقیق هر سیگنال صوتی دیجیتال به فرم کوانتومی معادل را دارد و برای انواع سیگنالهای صوتی تک کاناله و یا چندکاناله قابل استفاده میباشد. نمایش پیشنهادی از سه دنباله کوانتومی درهمتنیده، شامل یک دنباله اعشاری مکمل دو برای ذخیره دامنه نمونهها، و دو دنباله کوانتومی صحیح، جهت ذخیره اطلاعات کانال و زمان نمونهها استفاده میکند. در این مقاله نحوه نمایش، آماده‌سازی، بازیابی و فشردهسازی سیگنالهای صوتی کوانتومی با روش پیشنهادی تشریح شده است. همچنین مقایسه دقیقی بین قابلیتها و ویژگیهای روش پیشنهادی با روش‌های موجود ارائه شده است که این مقایسه بیانگر جامع بودن روش پیشنهادی نسبت به روشهای موجود میباشد.

پدافند الکترونیکی و سایبریDec 21, 20200 citations

یک نظریه جایگزین برای مکانیک بوهمی

محمدجواد کاظمی, محمدحسین براتی, میثم مشهدی

دراین مقاله یک مدل علی و مبتنی بر مسیر، برای توصیف سیستم‌های کوانتومی معرفی شده است . این نظریه از لحاظ ساختار بسیار شبیه مکانیک بوهمی بوده و مانند نظریه بوهم، تمام نتایج آماری مکانیک کوانتومی استاندارد را باز تولید می‌کند. مسیرهای ذرات در این مدل با مسیر‌های پیش بینی شده توسط مدل بوهم متفاوت می‌باشند. همچنین فرم پتانسیل (نیروی) کوانتومی متفاوت با نظریه بوهم داده شده است. در حقیقت در این نظریه یک پارامتر آزاد (µ) وجود دارد که با صفر قرار دادن آن، مدل مذکور به نظریه بوهم تبدیل می‌شود. مشخصات نظری این مدل، مانند ناوردایی گالیله‌ای، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مقایسه دقیقی بین این نظریه و مکانیک بوهمی انجام شده است و پیشنهادهایی برای تمایز تجربی بین این دو مدل (از طریق زمان تونل زنی) ارائه شده است و در نهایت توسعه‌هایی از این نظریه مورد بررسی قرار گرفته است.

مجله پژوهش فیزیک ایرانSep 15, 20120 citations

ارائه دو رویکرد نهان نگاری صوتی کوانتومی بهبودیافته از نظر مقاومت

محسن یوسفی نژاد, محمد مصلح, سعید رسولی هیکل آباد

چکیده- اخیرا نهان‌نگاری کوانتومی به عنوان یک مبحث امنیتی مهم توجه پژوهشگران زیادی را به خود جلب کرده است. تاکنون روش‌های زیادی برای نهان‌نگاری تصاویر کوانتومی پیشنهاد شده است ولی دستاوردهای انگشت‌شماری در حوزه نهان‌نگاری صوت کوانتومی به چشم می‌خورد. این مقاله دو رویکرد نهان‌نگاری صوت کوانتومی را با هدف بهبود مقاومت ارائه می‌دهد. رویکرد اول یک کیوبیت نهان‌نگاره را در تعداد فردی از نمونه‌های صوتی سیگنال میزبان جایگذاری کرده و با استفاده از روش رای گیری اکثریت، کیوبیت صحیح را استخراج می‌کند. در رویکرد پیشنهادی دوم، تعداد k نمونه صوتی از سیگنال میزبان به عنوان یک قاب، گروه بندی می‌شوند که حامل یک کیوبیت از نهان‌نگاره خواهند شد. به منظور جایگذاری یک کیوبیت، مجموع دامنه نمونه‌های صوت در پیمانه 2k محاسبه می‌شود (r)، و با افزایش یا کاهش جزئی مقدار دامنه نمونه‌ها، مقدار r در مرکز یکی از دسته‌های [0,2k-1-1] و [2k-1,2k-1] به ترتیب برای درج کیوبیت ├ |0⟩ یا ├ |1⟩ تنظیم می‌گردد. در زمان استخراج، مقدار r مجددا محاسبه شده و با توجه به اینکه در کدام یک از دسته‌های مذکور قرار می‌گیرد، کیوبیت استخراج شده مشخص خواهد شد. برای هرکدام از رویکرد‌های پیشنهادی، مدار کوانتومی و تحلیل پیچیدگی ارائه شده است. پیچیدگی مداری هر دو رویکرد ارائه شده خطی است. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهد که رویکرد‌های ارائه شده مصالحه قابل قبولی بین مقاومت، شفافیت و ظرفیت ارائه می‌دهند.

Sep 22, 20200 citations

معیار تشخیص درهمتنیدگی کامل چند قسمتی در سیستم های متغیر- پیوسته

یحیی اکبری کوربلاغ, مهسا اژدرقلم

در سیستم‌های چند قسمتی، درهمتنیدگی انواع مختلفی دارد که یک نوع مهم آن درهمتنیدگی کامل است. به دلیل اهمیت درهمتنیدگی کامل در فرآیندهای اطلاعات کوانتومی، برای تشخیص آن معیارهای متعددی ارائه شده است. یکی از آنها معیاری است که Shchukin و همکارانش در سال 2015 معرفی کرده‌اند. آنها ابتدا یک نامساوی به دست آورده اند که اگر یک حالت کوانتومی متغیر- پیوسته چند قسمتی آن را به ازای همه تقسیم های دو قسمتی نقض کند، کاملا درهمتنیده است. از آنجا که استفاده از این نامساوی مستلزم بهینه سازی عددی است و با افزایش تعداد قسمتها به کار بردن آن دشوارتر می شود، آنها در ادامه با استفاده از این نامساوی یک شرط تحلیلی برای درهمتنیدگی کامل ارائه داده اند که هر چند بهترین شرط ممکن نیست ولی مشکلات نامساوی اصلی را ندارد. در این مقاله، با استفاده از این نامساوی اصلی، یک شرط تحلیلی برای درهمتنیدگی کامل ارائه می دهیم که کران پایین آن بزرگتر از کران پایین شرط تحلیلی آنها است و بنابراین می‌تواند حالت‌های کاملا درهمتنیده بیشتری را تشخیص دهد. بعلاوه، قدرت تشخیص آن با قدرت تشخیص نامساوی اصلی مذکور یکسان است و مشکلات استفاده از آن را ندارد. این مطلب را با بررسی یک مثال توضیح می‌دهیم.

پژوهش سیستم های بس ذره ایApr 21, 20190 citations