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

Вестник Алматинского университета энергетики и связи

ПОСТКВАНТОВАЯ ЦИФРОВАЯ ПОДПИСЬ SYRGA-1

Институт информационных и вычислительных технологий, Алматы, Казахстан, Kunbolat T. Algazy, Kairat Sakan

Published Mar 30, 2024• 0 citations
Publisher

Abstract

За последние годы исследования в области квантовых компьютеров значительно продвинулись вперед. Если человечество когда-нибудь создаст эффективный квантовый компьютер, многие из нынешних криптосистем с открытым ключом могут быть скомпрометированы. Эти криптосистемы в настоящее время используются во многих коммерческих продуктах. Таким образом, разработка практических постквантовых алгоритмов актуальна в мировом масштабе. Одними из таких методов построения постквантовых алгоритмов являются методы, основанные на хеш-функциях. Помимо квантовой безопасности, подписи на основе хеша являются модульными, что обеспечивает долгосрочную безопасность. Поэтому на основе исследования постквантовых алгоритмов, основанных на этих хеш-функциях, был разработан новый алгоритм постквантовой цифровой подписи SYRGA-1. В этой статье приведено полное описание данного алгоритма. Данный алгоритм предназначен для подписания r сообщений одним секретным ключом. Одним из ключевых примитивов алгоритма подписи является криптографическая хеш-функция. В предлагаемом алгоритме используется алгоритм хеширования HAS01, разработанный сотрудниками лаборатории информационной безопасности Института информационных и вычислительных технологий КН МНВО РК. Безопасность и эффективность указанного хеш-алгоритма продемонстрированы в других статьях его авторов. Схемы подписи на основе хеша привлекательны как схемы постквантовой подписи, поскольку можно рассчитать количественный уровень безопасности и безопасность доказана.

DOI
10.51775/2790-0886_2024_64_1_5

Related papers

Моделирование квантового алгоритма Саймона на классическом компьютере

М. А. Шемякина

Статья посвящена анализу фундаментальных принципов квантовых вычислений: квантовый бит, суперпозиция, основные квантовые элементы. Актуальность работы обоснована тем, что ряд задач не может быть решен с помощью классических вычислительных машин. В результате поиска решения данной проблемы возникла квантовая информатика. В данной статье рассматривается возможность создания программы, позволяющей моделировать квантовые вычисления, а именно, квантовый алгоритм Саймона на классическом компьютере. Квантовый алгоритм Саймона, позволяет определить период некоторой функции за линейное количество вызовов этой функции.

Международный журнал гуманитарных и естественных наук•Jan 1, 2019•0 citations

МНОГОРАЗОВАЯ СХЕМА ПОСТ-КВАНТОВОЙ ПОДПИСИ НА ОСНОВЕ ХЕША

Kairat Sakan, Kunbolat T. Algazy, Ардабек Хомпыш +1 more

К пост-квантовым криптосистемам относятся криптографические системы, способные противостоять атакам с использованием квантовых компьютеров. Надежность этих систем основывается на отсутствии эффективных алгоритмов атаки даже при их выполнении на квантовых компьютерах. В данной работе предлагается новая схема пост-квантной подписи Syrga2, основанная на хеш-функциях. Как известно, существующие пост-квантовые алгоритмы делятся на классы в зависимости от их структуры. Предлагаемая схема Syrga2 относится к классу подписей многократного применения с сохранением состояния. Отличительной чертой подписей, сохраняющих состояние, является достижение компромисса между производительностью и размером подписи. Данная схема представляет возможность создания безопасной подписи для r сообщений с помощью одной пары секретного и публичного ключа. Стойкость алгоритмов подписи, основанных на хеш-функциях, зависит от свойств используемой в их структуре хеш-функции. Кроме того, для таких алгоритмов удается точно указать уровень безопасности. В предлагаемой схеме в качестве хеш-функции используется алгоритм HBС-256, разработанный в Институте информационных и вычислительных технологий (ИИВТ). Безопасность алгоритма HBС-256 тщательно изучена в других работах авторов. В отличие от схемы Syrga1, представленной в предыдущих работах авторов, схема Syrga2 предусматривает определение разного уровня безопасности, задаваемого параметром τ. В данной работе экспериментальным образом показана невозможность взлома предложенной схемы с использованием атаки на основе подобранного открытого текста (chosen-plaintext attack). Кроме того, оценивается производительность схемы при создании подписи, подписании и верификации сообщения.

Вестник КазАТК•Jun 30, 2024•0 citations

Квантовые компьютеры и ультрахолодные атомы, "Природа"

Ilya I. Beterov

В последние годы достигнут значительный прогресс в реализации квантовых компьютеров. Хотя целый ряд научных и технических проблем все еще требует решения, прежде чем практическое применение квантовых компьютеров станет возможным, существующие сейчас квантовые процессоры позволяют получать интересные результаты. Самыми перспективными физическими платформами для реализации квантовых вычислений в настоящее время считаются сверхпроводящие кубиты и ультрахолодные ионы. В то же время альтернативные физические системы, включающие ультрахолодные нейтральные атомы, обладают большим потенциалом. Атомные системы на сегодняшний день уступают сверхпроводящим в плане воспроизводимости результатов и параметров, но при этом могут быть реализованы в условиях лаборатории без доступа к самым передовым достижениям современной микроэлектроники.

Priroda•Jan 1, 2023•1 citation

Квантовое запутывание в составных системах

Артур Сова, Artur Sowa

КВАНТОВОЕ ЗАПУТЫВАНИЕ В СОСТАВНЫХ СИСТЕМАХРассматривается некоторый класс моделей мезоскопических квантовых явлений; эти модели возникают из сопоставления гамильтоновой динамики определенного типа и запутанных состояний составных систем.С помощью таких моделей можно получить точное описание феноменологии двумерного электронного газа, в особенности квантового эффекта Холла.Показано, как такие модели (если использовать их для отражения реальных физических принципов, а не только феноменологии) можно проверить в экспериментах типа квантовой телепортации.Так называемые мезоскопические модели предусматривают, что динамика взаимодействующего с внешним полем двумерного газа описывается функционалом типа Tr[Hρ] + β Tr f (ρ), где ρ -оператор плотности, а Hодночастичный гамильтониан.На основе предлагаемого подхода показано, что с помощью подходящего эксперимента по квантовой телепортации можно получить информацию об аналитической функции f .Это приводит к взгляду на составную систему электронный газ-внешнее поле как на естественный квантовый компьютер.

Теоретическая и математическая физика•Jan 1, 2009•0 citations

Перепутывание кубитов, индуцированное тепловым полем

Облыгина Е. С., Облыгина Е. С., Башкиров Е. К.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Построение квантового компьютера в виде реального физического прибора является фундаментальной задачей физики XXI века. Квантовый компьютер использует для вычисления не обычные (классические) алгоритмы, а квантовомеханические эффекты, такие как квантовая перепутанность. Поэтому в настоящее время особое внимание в квантовой оптике уделяется изучению перепутанных состояний. Они являются фундаментом квантовой информатики. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование динамики перепутывания двух идентичных двухуровневых атомов, взаимодействующих с модой теплового поля идеального резонатора при наличии расстройки частот атомов и поля и диполь-дипольного взаимодействия. В качестве физической реализации данной модели можно рассматривать сверхпроводящие кубиты или примесные спины, в частности для сверхпроводящих кубитов, параметры диполь-дипольного взаимодействия могут на порядки отличаться от константы кубит-полевого взаимодействия. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В квалификационной работе получены и выносятся на защиту следующие р

•Jan 1, 2017•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
За последние годы исследования в области квантовых компьютеров значительно продвинулись вперед. Если человечество когда-нибудь создаст эффективный квантовый компьютер, многие из нынешних криптосистем с открытым ключом могут быть скомпрометированы. Эти криптосистемы в настоящее время используются во многих коммерческих продуктах. Таким образом, разработка практических постквантовых алгоритмов актуальна в мировом масштабе. Одними из таких методов построения постквантовых алгоритмов являются методы, основанные на хеш-функциях. Помимо квантовой безопасности, подписи на основе хеша являются модульными, что обеспечивает долгосрочную безопасность. Поэтому на основе исследования постквантовых алгоритмов, основанных на этих хеш-функциях, был разработан новый алгоритм постквантовой цифровой подписи SYRGA-1. В этой статье приведено полное описание данного алгоритма. Данный алгоритм предназначен для подписания r сообщений одним секретным ключом. Одним из ключевых примитивов алгоритма подписи является криптографическая хеш-функция. В предлагаемом алгоритме используется алгоритм хеширования HAS01, разработанный сотрудниками лаборатории информационной безопасности Института информационных и вычислительных технологий КН МНВО РК. Безопасность и эффективность указанного хеш-алгоритма продемонстрированы в других статьях его авторов. Схемы подписи на основе хеша привлекательны как схемы постквантовой подписи, поскольку можно рассчитать количественный уровень безопасности и безопасность доказана.
Статья посвящена анализу фундаментальных принципов квантовых вычислений: квантовый бит, суперпозиция, основные квантовые элементы. Актуальность работы обоснована тем, что ряд задач не может быть решен с помощью классических вычислительных машин. В результате поиска решения данной проблемы возникла квантовая информатика. В данной статье рассматривается возможность создания программы, позволяющей моделировать квантовые вычисления, а именно, квантовый алгоритм Саймона на классическом компьютере. Квантовый алгоритм Саймона, позволяет определить период некоторой функции за линейное количество вызовов этой функции.
К пост-квантовым криптосистемам относятся криптографические системы, способные противостоять атакам с использованием квантовых компьютеров. Надежность этих систем основывается на отсутствии эффективных алгоритмов атаки даже при их выполнении на квантовых компьютерах. В данной работе предлагается новая схема пост-квантной подписи Syrga2, основанная на хеш-функциях. Как известно, существующие пост-квантовые алгоритмы делятся на классы в зависимости от их структуры. Предлагаемая схема Syrga2 относится к классу подписей многократного применения с сохранением состояния. Отличительной чертой подписей, сохраняющих состояние, является достижение компромисса между производительностью и размером подписи. Данная схема представляет возможность создания безопасной подписи для r сообщений с помощью одной пары секретного и публичного ключа. Стойкость алгоритмов подписи, основанных на хеш-функциях, зависит от свойств используемой в их структуре хеш-функции. Кроме того, для таких алгоритмов удается точно указать уровень безопасности. В предлагаемой схеме в качестве хеш-функции используется алгоритм HBС-256, разработанный в Институте информационных и вычислительных технологий (ИИВТ). Безопасность алгоритма HBС-256 тщательно изучена в других работах авторов. В отличие от схемы Syrga1, представленной в предыдущих работах авторов, схема Syrga2 предусматривает определение разного уровня безопасности, задаваемого параметром τ. В данной работе экспериментальным образом показана невозможность взлома предложенной схемы с использованием атаки на основе подобранного открытого текста (chosen-plaintext attack). Кроме того, оценивается производительность схемы при создании подписи, подписании и верификации сообщения.
В последние годы достигнут значительный прогресс в реализации квантовых компьютеров. Хотя целый ряд научных и технических проблем все еще требует решения, прежде чем практическое применение квантовых компьютеров станет возможным, существующие сейчас квантовые процессоры позволяют получать интересные результаты. Самыми перспективными физическими платформами для реализации квантовых вычислений в настоящее время считаются сверхпроводящие кубиты и ультрахолодные ионы. В то же время альтернативные физические системы, включающие ультрахолодные нейтральные атомы, обладают большим потенциалом. Атомные системы на сегодняшний день уступают сверхпроводящим в плане воспроизводимости результатов и параметров, но при этом могут быть реализованы в условиях лаборатории без доступа к самым передовым достижениям современной микроэлектроники.
КВАНТОВОЕ ЗАПУТЫВАНИЕ В СОСТАВНЫХ СИСТЕМАХРассматривается некоторый класс моделей мезоскопических квантовых явлений; эти модели возникают из сопоставления гамильтоновой динамики определенного типа и запутанных состояний составных систем.С помощью таких моделей можно получить точное описание феноменологии двумерного электронного газа, в особенности квантового эффекта Холла.Показано, как такие модели (если использовать их для отражения реальных физических принципов, а не только феноменологии) можно проверить в экспериментах типа квантовой телепортации.Так называемые мезоскопические модели предусматривают, что динамика взаимодействующего с внешним полем двумерного газа описывается функционалом типа Tr[Hρ] + β Tr f (ρ), где ρ -оператор плотности, а Hодночастичный гамильтониан.На основе предлагаемого подхода показано, что с помощью подходящего эксперимента по квантовой телепортации можно получить информацию об аналитической функции f .Это приводит к взгляду на составную систему электронный газ-внешнее поле как на естественный квантовый компьютер.
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Построение квантового компьютера в виде реального физического прибора является фундаментальной задачей физики XXI века. Квантовый компьютер использует для вычисления не обычные (классические) алгоритмы, а квантовомеханические эффекты, такие как квантовая перепутанность. Поэтому в настоящее время особое внимание в квантовой оптике уделяется изучению перепутанных состояний. Они являются фундаментом квантовой информатики. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование динамики перепутывания двух идентичных двухуровневых атомов, взаимодействующих с модой теплового поля идеального резонатора при наличии расстройки частот атомов и поля и диполь-дипольного взаимодействия. В качестве физической реализации данной модели можно рассматривать сверхпроводящие кубиты или примесные спины, в частности для сверхпроводящих кубитов, параметры диполь-дипольного взаимодействия могут на порядки отличаться от константы кубит-полевого взаимодействия. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В квалификационной работе получены и выносятся на защиту следующие р
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.