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

ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΚΒΑΝΤΟΜΗΧΑΝΙΚΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΣΗΡΑΓΓΟΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΣΕ ΦΥΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Παναγιωτησ Τροχουτσοσ

Published May 16, 2020• 0 citations
OpenAlex

Abstract

The present work consists of eight chapters. The first chapter gives a brief historical overview of the impasses that Classical Physics found in the late 19th and early 20th centuries, and the efforts made in the framework of Old Quantum theory to overcome it, ultimately leading to the foundation of Quantum Engineering in the 1920s. The second chapter shows the ratio of the Schrodinger equation to the classical wave differential equation, the concept of wave function, the physical importance of probability density, continuity equation and probability current density, while indicating the conditions to be met by the wave function. The third chapter examines square dynamic wells as well as the rectangular dynamic barrier, through the study of which the tunnel phenomenon emerges. The reflecting and transit coefficients are also calculated, while the tunnel effect is also being examined in relation to the principle of uncertainty. The fourth chapter presents semi-classical approaches to the solution of the Schrodinger equation, with an emphasis on the WKB approach. The power of the WKB approach is analysed, and applied to a dynamic well, as well as in the case of tunneling through a dynamic barrier, by calculating the transit coefficient. The fifth chapter analyses the time delay in the tunnel phenomenon and examines the concept of minimum transit time. The sixth chapter refers to natural systems where the tunnel phenomenon occurs, such as cold emission of electrons from metals, a-decay and nuclear fusion. Finally, due to the purely undulating nature of the phenomenon, cases of observation are mentioned macroscopicly, such as the case of total internal reflection. The seventh chapter presents a lesson plan for the teaching of the phenomenon in Secondary Education, using information and communication technologies in the educational process, and finally the main conclusions presented resulting from the previous study.

Related papers

Ανάπτυξη εφαρμογής σε iphone για την προσομοίωση κβαντικών υπολογισμών

Κωνσταντίνος Χριστόπουλος

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό την ανάπτυξη εφαρμογής σε iPhone για την προσομοίωση κβαντικών υπολογισμών. Για την υλοποίηση του γραφικού περιβάλλοντος της εφαρμογής αντί για τη native γλώσσα προγραμματισμού για iphone (objective c), καθώς και τα επίσημα εργαλεία της apple επιλέχθηκε η πλατφόρμα phonegap. Αρχικά μελετήθηκαν: πρώτον, οι βασικές έννοιες που διέπουν τους κβαντικούς υπολογιστές και δεύτερον, η χρήση και οι δυνατότητες των διάφορων προγραμματιστικών γλωσσών και εργαλείων. Στη συνέχεια δημιουργήθηκε η γραφική διεπαφή της εφαρμογής με το χρήστη και εν τέλει αναπτύχθηκε η βιβλιοθήκη η οποία εκτελεί τους κβαντικούς υπολογισμούς.

•Mar 4, 2015•0 citations

Long journey into tunneling

L. Esaki

N 1923, during the infancy of the quantum theory, de Broglie [ 11 introducted a new fundamental hypothesis that matter may be endowed with a dualistic natureparticles may also have the characteristics of waves. This hypothesis, in the hands of Schrodinger [2] found expression in the definite form now known as the Schrodinger wave equation, whereby an electron or a particle is assumed to be represented by a solution to this equation. The continuous nonzero nature of such solutions, even in classically forbidden regions of negative kinetic energy, implies an ability to penetrate such forbidden regions and a probability of tunneling from one classically allowed region to another. The concept of tunneling, indeed, arises from this quantum-mechanical result. The subsequent experimental manifestations of this concept can be regarded as one of the early triumphs of the quantum theory. In 1928, theoretical physicists believed that tunneling could occur by the distortion, lowering or thinning, of a potential barrier under an externally applied high electric field. Oppenheimer [3] attributed the autoionization of excited states of atomic hydrogen to the tunnel effect: The coulombic potential well which binds an atomic electron could be distorted by a strong electric field so that the electron would see a finite potential barrier through which it could tunnel. Fowler and Nordheim [4] explained, on the basis of electron tunneling, the main features of the phenomenon of electron emission from cold metals by high external electric fields, which had been unexplained since its observation by Lilienfeld [SI in 1922. They proposed a one-dimensional model. Metal electrons are confined by a potential wall whose height is determined by the work function 9 plus the Fermi energy E/, and the wall thickness is substantially decreased with an externally applied high electric field, allowing electrons to tunnel through the potential wall, as shown in Fig. 1. They successfully derived the well-known Fowler-Nordheim formula for the current as a function of electric field F: J = AF* exp [-4(2nr)1'*t$a'*/3kF]. An application of these ideas which followed almost immediately came in the model for a decay as a tunneling process put forth by Gamow [6] and Gurney and Condon [7]. Subsequently, Rice [8] extended this theory to the description of molecular dissociation. The next important development was an attempt to invoke tunneling in order to understand transport properties of electrical contacts between two solid conductors. The problems of metal-to-metal and semiconductor-to-metal contacts are important technically, because they are directly related to electrical switches and rectifiers or detectors.

Reviews of Modern Physics•Apr 1, 1974•127 citations

Post-quantum cryptographic algorithms

Μαρία Σαμπάνη

Οι ραγδαίες εξελίξεις στην επιστήμη της Κβαντικής Υπολογιστικής απειλούν τα θεμέλια ασφάλειας των κλασικών κρυπτογραφικών συστημάτων, καθιστώντας αναγκαία τη δημιουργία και την ανάπτυξη μετακβαντικών κρυπτογραφικών αλγορίθμων. Αυτή η διατριβή διερευνά τα θεωρητικά θεμέλια, τις πρακτικές υλοποιήσεις και τις αξιολογήσεις απόδοσης μετακβαντικών κρυπτογραφικών αλγορίθμων που έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν τις ικανότητες των κβαντικών αντιπάλων. Η έρευνά μας περιλαμβάνει τέτοια πιθανά κρυπτογραφικά πρωτόκολλα, με ιδιαίτερη έμφαση στους αλγόριθμους που βασίζονται σε δικτυωτά και επικεντρώνεται στην ασφάλεια, την αποτελεσματικότητά τους και τη δυνατότητα εφαρμογής τους στην καθημερινότητα. Οι αρχικές ενότητες της διατριβής παρέχουν μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση των μαθηματικών θεμελίων της μετα-κβαντικής κρυπτογραφίας, περιγράφοντας λεπτομερώς τα τρωτά σημεία των σημερινών συστημάτων όπως το RSA υπό κβαντικές επιθέσεις, ιδιαίτερα εκείνα που αφορούν τον αλγόριθμο του Shor. Αναλύουμε τις θεμελιώδεις ισχυρές υποθέσεις που στηρίζουν τους μετακβαντικούς αλγόριθμους, όπως το δυσεπίλυτα προβλήματα των δικτυωτών, που δημιουργούν μια ισχυρή θεωρητική βάση για την ασφάλειά τους. Ο πυρήνας της διατριβής είναι αφιερωμένος στην περιγραφή και αξιολόγηση συγκεκριμένων μετακβαντικών κρυπτογραφικών αλγορίθμων που βασίζονται σε δικτυωτά. Η διατριβή εμβαθύνει στις θεωρητικές βάσεις, τις πρακτικές υλοποιήσεις και τις βελτιστοποιήσεις απόδοσης κρυπτογραφικών σχημάτων που βασίζονται σε δικτυωτά, με ιδιαίτερη έμφαση στη δυνατότητα εφαρμογής τους σε έναν μετα-κβαντικό κόσμο. Η έρευνα περιλαμβάνει μια ολοκληρωμένη ανάλυση των μαθηματικών κατασκευών που κρύβουν προβλήματα δικτυωτών,την εφαρμογή τους, την ανάπτυξη ισχυρών κρυπτογραφικών πρωτοκόλλων και την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας και της ασφάλειάς τους. Εξετάζουμε το σχεδιασμό και την υλοποίηση σχημάτων κρυπτογράφησης δημόσιου κλειδιού, όπως τα κρυπτοσυστήματα GGH, NTRU, LWE και Ring-LWE, όπως και ψηφιακών υπογραφών, επισημαίνοντας τις ιδιότητες ασφαλείας και την πρακτική τους απόδοση. ΤοLearning With Errors έχει συγκεντρώσει ιδιαίτερη προσοχή λόγω των ισχυρών αποδείξεων ασφαλείας και της ευελιξίας του στην κατασκευή κρυπτογραφικών σχημάτων. Επιπλέον, η παρούσα διατριβή διερευνά τις θεωρητικές βάσεις και τις πρακτικές εφαρμογές κρυπτογραφικών σχημάτων που βασίζονται στο πρόβλημα Learning With Errors (LWE). Στο δεύτερο και κύριο μέρος, αναπτύσσουμε ένα νέο κρυπτογραφικό πρωτόκολλο βασισμένο στο LWE κρυπτοσύστημα, το οποίο περιλαμβάνει πρωτόκολλο ανταλλαγής κλειδιών και ένα σχήμα κρυπτογράφησης δημόσιου κλειδιού. Ο κρυπτογραφικός μας αλγόριθμος εφαρμόζεται, αναλύεται αυστηρά ως προς την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά του, με έμφαση στη δυνατότητα εφαρμογής του. Εισάγουμε μια βελτιστοποίηση του LWE, κατασκευάζοντας ένα πιο σύνθετο κρυπτογραφικό πρωτόκολλο για κρυπτογράφηση one-to-oneκαι το σχήμα μας είναι ένα σύστημα που βασίζεται στο LWE και εφαρμόζεται σε σύγχρονες πλατφόρμες που χρησιμοποιούν κρυπτογράφηση. Αυτές οι εφαρμογές απεικονίζουν την ευελιξία και τις δυνατότητες του LWE ως θεμελιώδους εργαλείου στο ευρύτερο τοπίο της κρυπτογραφικής έρευνας.Αυτή η διατριβή συμβάλλει στην πρόοδο της κρυπτογραφίας με βάση τα δικτυωτά παρέχοντας θεωρητικές γνώσεις, πρακτικές υλοποιήσεις και ένα καινοτόμο βελτιστοποιημένο κρυπτοσύστημα βασισμένο στο Learning with Errors. Τα ευρήματα μας υποστηρίζουν την υιοθέτηση κρυπτογραφικών συστημάτων που βασίζονται στο LWE ως ακρογωνιαίο λίθο της ασφαλούς επικοινωνίας στη μετα-κβαντική εποχή.

•Sep 1, 2024•0 citations

Long journey into tunneling

L. Esaki

N 1923, during the infancy of the quantum theory, de Broglie [ 11 introducted a new fundamental hypothesis that matter may be endowed with a dualistic natureparticles may also have the characteristics of waves. This hypothesis, in the hands of Schrodinger [2] found expression in the definite form now known as the Schrodinger wave equation, whereby an electron or a particle is assumed to be represented by a solution to this equation. The continuous nonzero nature of such solutions, even in classically forbidden regions of negative kinetic energy, implies an ability to penetrate such forbidden regions and a probability of tunneling from one classically allowed region to another. The concept of tunneling, indeed, arises from this quantum-mechanical result. The subsequent experimental manifestations of this concept can be regarded as one of the early triumphs of the quantum theory. In 1928, theoretical physicists believed that tunneling could occur by the distortion, lowering or thinning, of a potential barrier under an externally applied high electric field. Oppenheimer [3] attributed the autoionization of excited states of atomic hydrogen to the tunnel effect: The coulombic potential well which binds an atomic electron could be distorted by a strong electric field so that the electron would see a finite potential barrier through which it could tunnel. Fowler and Nordheim [4] explained, on the basis of electron tunneling, the main features of the phenomenon of electron emission from cold metals by high external electric fields, which had been unexplained since its observation by Lilienfeld [SI in 1922. They proposed a one-dimensional model. Metal electrons are confined by a potential wall whose height is determined by the work function 9 plus the Fermi energy E/, and the wall thickness is substantially decreased with an externally applied high electric field, allowing electrons to tunnel through the potential wall, as shown in Fig. 1. They successfully derived the well-known Fowler-Nordheim formula for the current as a function of electric field F: J = AF* exp [-4(2nr)1'*t$a'*/3kF]. An application of these ideas which followed almost immediately came in the model for a decay as a tunneling process put forth by Gamow [6] and Gurney and Condon [7]. Subsequently, Rice [8] extended this theory to the description of molecular dissociation. The next important development was an attempt to invoke tunneling in order to understand transport properties of electrical contacts between two solid conductors. The problems of metal-to-metal and semiconductor-to-metal contacts are important technically, because they are directly related to electrical switches and rectifiers or detectors.

Proceedings of the IEEE•Jan 1, 1974•39 citations

THE QUANTUM TUNNEL EFFECT FROM THE POINT OF VIEW OF QUANTUM MECHANICS AND CLASSICAL PHYSICS

Anatoly Kondratenko, V. Kostenko, V. Shkoda

Parallel analyses of matter penetrating a barrier are analyzed, one using electrodynamics, the other using quantum mechanics. Mathematical operations are performed to show the identical nature of the phenomena of reflection above the barrier and of penetration of the barrier in quantum mechanics and in classical electrodynamics. It is shown that, in reality, the tunneling effect is not a “purely quantum phenomenon”. Проведено параллельное рассмотрение прохождения материи через барьер методами электродинамики и квантовой механики. Математически строго получена абсолютная идентичность надбарьерного отражения и подбарьерного прохождения, как в квантовой механике, так и в классической электродинамике. Показано, что определение туннельного эффекта как «чисто квантового явления» – не соответствует действительности. Проведено паралельне дослідження проходження матерії через бар’єр методами електродинаміки та квантової механіки. Математично виключно отримана абсолютна ідентичність надбар’єрного відбиття та підбар’єрного проходження як у квантовій механіці так і в класичній електродинаміці. Показано, що визначення тунельного ефекту як «чисто квантового явища» – не відповідає дійсності.

•Jan 1, 2011•0 citations

Programming algorithms on the IBM quantum computer

Ανθή Μπαλαδήμα

Σε αυτήν την εργασία επιδιώκεται να δοθεί φως στις αρχές λειτουργίας και προγραμματισμού του κβαντικού υπολογιστή της IBM, να εφαρμοστούν κάποιοι από τους γνωστούς αλγορίθμους και να επιλυθεί ένα γνωστό πρόβλημα σχετικό με την Τεχνητή Νοημοσύνη. Αρχικά γίνεται μία σύντομη αναφορά στην ιστορία των κβαντικών υπολογιστών και στις έως τώρα συνεισφορές της IBM σε αυτόν τον τομέα, με έμφαση στους πόρους και εργαλεία που προσφέρονται στους εξωτερικούς χρήστες. Στη συνέχεια εξηγούνται οι αρχές της κβαντικής υπολογιστικής και οι κβαντικές πύλες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των κυκλωμάτων. Ακολουθεί η αναλυτική εξήγηση των γνωστότερων κβαντικών αλγορίθμων, δηλαδή του Grover, του Shor και της κβαντικής εκτίμησης φάσης, μαζί με την πρακτική εφαρμογή τους στο περιβάλλον της IBM. Όλα τα κυκλώματα εκτός από αυτό του αλγορίθμου του Shor εκτελέστηκαν σε περιορισμένο μέγεθος σε πραγματικό κβαντικό υπολογιστή. Τέλος, το πρόβλημα που επιλέχθηκε σε σχέση με την Τεχνητή Νοημοσύνη είναι αυτό της 3-ικανοποιησιμότητας, το οποίο δοκιμάστηκε επίσης σε πραγματικό μηχάνημα, ενώ με τη βοήθεια του κυκλώματος που προέκυψε επιλύθηκε και το πρόβλημα χρωματισμού γράφου σε προσομοιωτή.

•Jun 30, 2023•0 citations
The present work consists of eight chapters.
The first chapter gives a brief historical overview of the impasses that Classical Physics found in the late 19th and early 20th centuries, and the efforts made in the framework of Old Quantum theory to overcome it, ultimately leading to the foundation of Quantum Engineering in the 1920s.
The second chapter shows the ratio of the Schrodinger equation to the classical wave differential equation, the concept of wave function, the physical importance of probability density, continuity equation and probability current density, while indicating the conditions to be met by the wave function.
The third chapter examines square dynamic wells as well as the rectangular dynamic barrier, through the study of which the tunnel phenomenon emerges. The reflecting and transit coefficients are also calculated, while the tunnel effect is also being examined in relation to the principle of uncertainty.
The fourth chapter presents semi-classical approaches to the solution of the Schrodinger equation, with an emphasis on the WKB approach. The power of the WKB approach is analysed, and applied to a dynamic well, as well as in the case of tunneling through a dynamic barrier, by calculating the transit coefficient.
The fifth chapter analyses the time delay in the tunnel phenomenon and examines the concept of minimum transit time.
The sixth chapter refers to natural systems where the tunnel phenomenon occurs, such as cold emission of electrons from metals, a-decay and nuclear fusion. Finally, due to the purely undulating nature of the phenomenon, cases of observation are mentioned macroscopicly, such as the case of total internal reflection.
The seventh chapter presents a lesson plan for the teaching of the phenomenon in Secondary Education, using information and communication technologies in the educational process, and finally the main conclusions presented resulting from the previous study.
Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό την ανάπτυξη εφαρμογής σε iPhone για την προσομοίωση κβαντικών υπολογισμών. Για την υλοποίηση του γραφικού περιβάλλοντος της εφαρμογής αντί για τη native γλώσσα προγραμματισμού για iphone (objective c), καθώς και τα επίσημα εργαλεία της apple επιλέχθηκε η πλατφόρμα phonegap. Αρχικά μελετήθηκαν: πρώτον, οι βασικές έννοιες που διέπουν τους κβαντικούς υπολογιστές και δεύτερον, η χρήση και οι δυνατότητες των διάφορων προγραμματιστικών γλωσσών και εργαλείων. Στη συνέχεια δημιουργήθηκε η γραφική διεπαφή της εφαρμογής με το χρήστη και εν τέλει αναπτύχθηκε η βιβλιοθήκη η οποία εκτελεί τους κβαντικούς υπολογισμούς.
N 1923, during the infancy of the quantum theory, de Broglie [ 11 introducted a new fundamental hypothesis that matter may be endowed with a dualistic natureparticles may also have the characteristics of waves. This hypothesis, in the hands of Schrodinger [2] found expression in the definite form now known as the Schrodinger wave equation, whereby an electron or a particle is assumed to be represented by a solution to this equation. The continuous nonzero nature of such solutions, even in classically forbidden regions of negative kinetic energy, implies an ability to penetrate such forbidden regions and a probability of tunneling from one classically allowed region to another. The concept of tunneling, indeed, arises from this quantum-mechanical result. The subsequent experimental manifestations of this concept can be regarded as one of the early triumphs of the quantum theory. In 1928, theoretical physicists believed that tunneling could occur by the distortion, lowering or thinning, of a potential barrier under an externally applied high electric field. Oppenheimer [3] attributed the autoionization of excited states of atomic hydrogen to the tunnel effect: The coulombic potential well which binds an atomic electron could be distorted by a strong electric field so that the electron would see a finite potential barrier through which it could tunnel. Fowler and Nordheim [4] explained, on the basis of electron tunneling, the main features of the phenomenon of electron emission from cold metals by high external electric fields, which had been unexplained since its observation by Lilienfeld [SI in 1922. They proposed a one-dimensional model. Metal electrons are confined by a potential wall whose height is determined by the work function 9 plus the Fermi energy E/, and the wall thickness is substantially decreased with an externally applied high electric field, allowing electrons to tunnel through the potential wall, as shown in Fig. 1. They successfully derived the well-known Fowler-Nordheim formula for the current as a function of electric field F: J = AF* exp [-4(2nr)1'*t$a'*/3kF]. An application of these ideas which followed almost immediately came in the model for a decay as a tunneling process put forth by Gamow [6] and Gurney and Condon [7]. Subsequently, Rice [8] extended this theory to the description of molecular dissociation. The next important development was an attempt to invoke tunneling in order to understand transport properties of electrical contacts between two solid conductors. The problems of metal-to-metal and semiconductor-to-metal contacts are important technically, because they are directly related to electrical switches and rectifiers or detectors.
Οι ραγδαίες εξελίξεις στην επιστήμη της Κβαντικής Υπολογιστικής απειλούν τα θεμέλια ασφάλειας των κλασικών κρυπτογραφικών συστημάτων, καθιστώντας αναγκαία τη δημιουργία και την ανάπτυξη μετακβαντικών κρυπτογραφικών αλγορίθμων. Αυτή η διατριβή διερευνά τα θεωρητικά θεμέλια, τις πρακτικές υλοποιήσεις και τις αξιολογήσεις απόδοσης μετακβαντικών κρυπτογραφικών αλγορίθμων που έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν τις ικανότητες των κβαντικών αντιπάλων. Η έρευνά μας περιλαμβάνει τέτοια πιθανά κρυπτογραφικά πρωτόκολλα, με ιδιαίτερη έμφαση στους αλγόριθμους που βασίζονται σε δικτυωτά και επικεντρώνεται στην ασφάλεια, την αποτελεσματικότητά τους και τη δυνατότητα εφαρμογής τους στην καθημερινότητα. Οι αρχικές ενότητες της διατριβής παρέχουν μια ολοκληρωμένη ανασκόπηση των μαθηματικών θεμελίων της μετα-κβαντικής κρυπτογραφίας, περιγράφοντας λεπτομερώς τα τρωτά σημεία των σημερινών συστημάτων όπως το RSA υπό κβαντικές επιθέσεις, ιδιαίτερα εκείνα που αφορούν τον αλγόριθμο του Shor. Αναλύουμε τις θεμελιώδεις ισχυρές υποθέσεις που στηρίζουν τους μετακβαντικούς αλγόριθμους, όπως το δυσεπίλυτα προβλήματα των δικτυωτών, που δημιουργούν μια ισχυρή θεωρητική βάση για την ασφάλειά τους. Ο πυρήνας της διατριβής είναι αφιερωμένος στην περιγραφή και αξιολόγηση συγκεκριμένων μετακβαντικών κρυπτογραφικών αλγορίθμων που βασίζονται σε δικτυωτά. Η διατριβή εμβαθύνει στις θεωρητικές βάσεις, τις πρακτικές υλοποιήσεις και τις βελτιστοποιήσεις απόδοσης κρυπτογραφικών σχημάτων που βασίζονται σε δικτυωτά, με ιδιαίτερη έμφαση στη δυνατότητα εφαρμογής τους σε έναν μετα-κβαντικό κόσμο. Η έρευνα περιλαμβάνει μια ολοκληρωμένη ανάλυση των μαθηματικών κατασκευών που κρύβουν προβλήματα δικτυωτών,την εφαρμογή τους, την ανάπτυξη ισχυρών κρυπτογραφικών πρωτοκόλλων και την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας και της ασφάλειάς τους. Εξετάζουμε το σχεδιασμό και την υλοποίηση σχημάτων κρυπτογράφησης δημόσιου κλειδιού, όπως τα κρυπτοσυστήματα GGH, NTRU, LWE και Ring-LWE, όπως και ψηφιακών υπογραφών, επισημαίνοντας τις ιδιότητες ασφαλείας και την πρακτική τους απόδοση. ΤοLearning With Errors έχει συγκεντρώσει ιδιαίτερη προσοχή λόγω των ισχυρών αποδείξεων ασφαλείας και της ευελιξίας του στην κατασκευή κρυπτογραφικών σχημάτων. Επιπλέον, η παρούσα διατριβή διερευνά τις θεωρητικές βάσεις και τις πρακτικές εφαρμογές κρυπτογραφικών σχημάτων που βασίζονται στο πρόβλημα Learning With Errors (LWE). Στο δεύτερο και κύριο μέρος, αναπτύσσουμε ένα νέο κρυπτογραφικό πρωτόκολλο βασισμένο στο LWE κρυπτοσύστημα, το οποίο περιλαμβάνει πρωτόκολλο ανταλλαγής κλειδιών και ένα σχήμα κρυπτογράφησης δημόσιου κλειδιού. Ο κρυπτογραφικός μας αλγόριθμος εφαρμόζεται, αναλύεται αυστηρά ως προς την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητά του, με έμφαση στη δυνατότητα εφαρμογής του. Εισάγουμε μια βελτιστοποίηση του LWE, κατασκευάζοντας ένα πιο σύνθετο κρυπτογραφικό πρωτόκολλο για κρυπτογράφηση one-to-oneκαι το σχήμα μας είναι ένα σύστημα που βασίζεται στο LWE και εφαρμόζεται σε σύγχρονες πλατφόρμες που χρησιμοποιούν κρυπτογράφηση. Αυτές οι εφαρμογές απεικονίζουν την ευελιξία και τις δυνατότητες του LWE ως θεμελιώδους εργαλείου στο ευρύτερο τοπίο της κρυπτογραφικής έρευνας.Αυτή η διατριβή συμβάλλει στην πρόοδο της κρυπτογραφίας με βάση τα δικτυωτά παρέχοντας θεωρητικές γνώσεις, πρακτικές υλοποιήσεις και ένα καινοτόμο βελτιστοποιημένο κρυπτοσύστημα βασισμένο στο Learning with Errors. Τα ευρήματα μας υποστηρίζουν την υιοθέτηση κρυπτογραφικών συστημάτων που βασίζονται στο LWE ως ακρογωνιαίο λίθο της ασφαλούς επικοινωνίας στη μετα-κβαντική εποχή.
N 1923, during the infancy of the quantum theory, de Broglie [ 11 introducted a new fundamental hypothesis that matter may be endowed with a dualistic natureparticles may also have the characteristics of waves. This hypothesis, in the hands of Schrodinger [2] found expression in the definite form now known as the Schrodinger wave equation, whereby an electron or a particle is assumed to be represented by a solution to this equation. The continuous nonzero nature of such solutions, even in classically forbidden regions of negative kinetic energy, implies an ability to penetrate such forbidden regions and a probability of tunneling from one classically allowed region to another. The concept of tunneling, indeed, arises from this quantum-mechanical result. The subsequent experimental manifestations of this concept can be regarded as one of the early triumphs of the quantum theory. In 1928, theoretical physicists believed that tunneling could occur by the distortion, lowering or thinning, of a potential barrier under an externally applied high electric field. Oppenheimer [3] attributed the autoionization of excited states of atomic hydrogen to the tunnel effect: The coulombic potential well which binds an atomic electron could be distorted by a strong electric field so that the electron would see a finite potential barrier through which it could tunnel. Fowler and Nordheim [4] explained, on the basis of electron tunneling, the main features of the phenomenon of electron emission from cold metals by high external electric fields, which had been unexplained since its observation by Lilienfeld [SI in 1922. They proposed a one-dimensional model. Metal electrons are confined by a potential wall whose height is determined by the work function 9 plus the Fermi energy E/, and the wall thickness is substantially decreased with an externally applied high electric field, allowing electrons to tunnel through the potential wall, as shown in Fig. 1. They successfully derived the well-known Fowler-Nordheim formula for the current as a function of electric field F: J = AF* exp [-4(2nr)1'*t$a'*/3kF]. An application of these ideas which followed almost immediately came in the model for a decay as a tunneling process put forth by Gamow [6] and Gurney and Condon [7]. Subsequently, Rice [8] extended this theory to the description of molecular dissociation. The next important development was an attempt to invoke tunneling in order to understand transport properties of electrical contacts between two solid conductors. The problems of metal-to-metal and semiconductor-to-metal contacts are important technically, because they are directly related to electrical switches and rectifiers or detectors.
Parallel analyses of matter penetrating a barrier are analyzed, one using electrodynamics, the other using quantum mechanics. Mathematical operations are performed to show the identical nature of the phenomena of reflection above the barrier and of penetration of the barrier in quantum mechanics and in classical electrodynamics. It is shown that, in reality, the tunneling effect is not a “purely quantum phenomenon”. Проведено параллельное рассмотрение прохождения материи через барьер методами электродинамики и квантовой механики. Математически строго получена абсолютная идентичность надбарьерного отражения и подбарьерного прохождения, как в квантовой механике, так и в классической электродинамике. Показано, что определение туннельного эффекта как «чисто квантового явления» – не соответствует действительности. Проведено паралельне дослідження проходження матерії через бар’єр методами електродинаміки та квантової механіки. Математично виключно отримана абсолютна ідентичність надбар’єрного відбиття та підбар’єрного проходження як у квантовій механіці так і в класичній електродинаміці. Показано, що визначення тунельного ефекту як «чисто квантового явища» – не відповідає дійсності.
Σε αυτήν την εργασία επιδιώκεται να δοθεί φως στις αρχές λειτουργίας και προγραμματισμού του κβαντικού υπολογιστή της IBM, να εφαρμοστούν κάποιοι από τους γνωστούς αλγορίθμους και να επιλυθεί ένα γνωστό πρόβλημα σχετικό με την Τεχνητή Νοημοσύνη. Αρχικά γίνεται μία σύντομη αναφορά στην ιστορία των κβαντικών υπολογιστών και στις έως τώρα συνεισφορές της IBM σε αυτόν τον τομέα, με έμφαση στους πόρους και εργαλεία που προσφέρονται στους εξωτερικούς χρήστες. Στη συνέχεια εξηγούνται οι αρχές της κβαντικής υπολογιστικής και οι κβαντικές πύλες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των κυκλωμάτων. Ακολουθεί η αναλυτική εξήγηση των γνωστότερων κβαντικών αλγορίθμων, δηλαδή του Grover, του Shor και της κβαντικής εκτίμησης φάσης, μαζί με την πρακτική εφαρμογή τους στο περιβάλλον της IBM. Όλα τα κυκλώματα εκτός από αυτό του αλγορίθμου του Shor εκτελέστηκαν σε περιορισμένο μέγεθος σε πραγματικό κβαντικό υπολογιστή. Τέλος, το πρόβλημα που επιλέχθηκε σε σχέση με την Τεχνητή Νοημοσύνη είναι αυτό της 3-ικανοποιησιμότητας, το οποίο δοκιμάστηκε επίσης σε πραγματικό μηχάνημα, ενώ με τη βοήθεια του κυκλώματος που προέκυψε επιλύθηκε και το πρόβλημα χρωματισμού γράφου σε προσομοιωτή.