У статті представлено концепцію моделі «пари заплутаних пучків» як класичного аналога квантової заплутаності, реалізованої з використанням стандартних оптичних компонентів. Запропонована модель «пари заплутаних пучків» дозволяє відтворити ключові властивості квантових заплутаних станів, такі як суперпозиція, кореляції та невизначеність перед вимірюванням, за допомогою доступних компонентів. Аналіз моделі вимірювань показує, що результати в різних базисах демонструють ідеальну кореляцію між пучками, нагадуючи квантову заплутаність. Порівняння моделі з квантовими системами показало, що, хоча модель «пари заплутаних пучків» і не демонструє нелокальності та не порушує нерівностей Белла, вона все ж є потужним інструментом для моделювання і вивчення ключових властивостей квантової механіки. Модель «пара заплутаних пучків» забезпечує доступний спосіб для ілюстрації принципів квантової механіки, зокрема заплутаності, суперпозиції та кореляцій. Система може слугувати аналогом для експериментального вивчення кореляцій у різних базисах, що наближається до властивостей квантової заплутаності.
У статті представлено концепцію моделі «пари заплутаних пучків» як класичного аналога квантової заплутаності, реалізованої з використанням стандартних оптичних компонентів. Запропонована модель «пари заплутаних пучків» дозволяє відтворити ключові властивості квантових заплутаних станів, такі як суперпозиція, кореляції та невизначеність перед вимірюванням, за допомогою доступних компонентів. Аналіз моделі вимірювань показує, що результати в різних базисах демонструють ідеальну кореляцію між пучками, нагадуючи квантову заплутаність. Порівняння моделі з квантовими системами показало, що, хоча модель «пари заплутаних пучків» і не демонструє нелокальності та не порушує нерівностей Белла, вона все ж є потужним інструментом для моделювання і вивчення ключових властивостей квантової механіки. Модель «пара заплутаних пучків» забезпечує доступний спосіб для ілюстрації принципів квантової механіки, зокрема заплутаності, суперпозиції та кореляцій. Система може слугувати аналогом для експериментального вивчення кореляцій у різних базисах, що наближається до властивостей квантової заплутаності.
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.
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.
Проблеми інформатизації: тринадцята міжнародна науково-технічна конференція 65 МЕТОДИ КВАНТОВОЇ СТЕГАНОГРАФІЇ ЗОБРАЖЕНЬ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ В СИСТЕМАХ ЗАХИСТУ Головко Є.В.Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, Україна Сучасні інформаційні системи потребують високого рівня захисту, особливо коли дані передаються відкритими каналами зв'язку.Але традиційні криптографічні підходи не приховують факт існування секретного повідомлення.Поєднання стеганографії з квантовими обчисленнями створює новий рівень безпеки, оскільки квантові стани дозволяють здійснювати операції паралельно, забезпечують високу непомітність і ускладнюють виконання стеганоаналізу [1].Саме тому виникає необхідність наукового дослідження моделей квантового подання зображень та алгоритмів квантової стеганографії, орієнтованих на ефективне та надійне приховування даних.Метою доповіді є дослідження моделей квантових зображень та стеганографічних методів на основі LSB, що забезпечують підвищений рівень захищеності інформації.Квантові комп'ютери відкривають доступ до нових принципів представлення та обробки зображень, що забезпечує значні переваги порівняно з класичними системами.Моделювання зображень у квантових станах дозволяє реалізувати операції над усіма пікселями одночасно, що підвищує ефективність і розширює можливості забезпечення безпеки.Крім того, існуючі класичні стеганографічні методи є дедалі вразливішими до сучасних атак, тоді як квантові стани дозволяють мінімізувати спотворення та ускладнюють виявлення вбудованого повідомлення [2].Актуальність зумовлена потребою у захищеній передачі зображень у таких сферах, як телемедицина, оборона, супутникова розвідка й системи спостереження, де конфіденційність і непомітність мають вирішальне значення.Моделі зображень у квантових станах формують основу для побудови стеганографічних алгоритмів.Модель квантової решітки передбачає пряме відображення пікселів у кубіти, що робить її концептуально простою, але практично складною через потребу у великій кількості кубітів.Модель Real Ket базується на багаторівневому поділі зображення та використанні заплутування, що дозволяє виконати стиснення, однак випадковість структури зображення обмежує її ефективність у реальних застосуваннях.Розвиток моделей призвів до створення FRQI, де координати та інтенсивність зображення зберігаються у суперпозиційних станах.Ця модель забезпечує компактність представлення та можливість паралельної обробки, але має значну обчислювальну складність і застосовується лише до квадратних зображень.На відміну від неї, модель NEQR кодує інтенсивність у базисних станах кубітів і дозволяє зменшити складність формування зображення у квантовому вигляді, що робить її технологічно зручною та придатною для використання в схемах стеганографії [3].Усі ці моделі демонструють різний баланс між точністю представлення, кількістю необхідних кубітів та обчислювальною ефективністю,
У статті представлено систематичне дослідження розробки генератора випадкових чисел з високою ентропією, що базується на фізичних процесах квантової природи. Потреба в надійній випадковості обґрунтована з точки зору сучасних криптографічних застосувань, у яких якість згенерованих послідовностей відіграє вирішальну роль у забезпеченні інформаційної безпеки. Зокрема, увага приділяється обмеженням існуючих підходів, включаючи псевдовипадкові алгоритми. Як альтернативу пропонується підхід, який використовує флуктуації електричних сигналів, спричинені дискретною природою носіїв заряду у фотодетекторі. Ці флуктуації інтерпретуються як фундаментальне джерело ентропії, оскільки вони виникають внаслідок ймовірнісних процесів, які неможливо змоделювати детерміновано. У дослідженні описано теоретичні основи цього явища та проаналізовано можливості практичної реалізації в рамках інтегрованої системи. Запропонована система складається з кількох функціональних компонентів, включаючи сенсорну підсистему для виявлення фізичного шуму, аналоговий ланцюг обробки для посилення та фільтрації, а також цифровий модуль для перетворення сигналу та подальшої обробки. Особлива увага приділяється використанню кількох незалежних каналів, що сприяє стійкості та стабільності згенерованого виходу. Крім того, застосовуються методи пост-обробки для корекції статистичних відхилень та забезпечення рівномірного розподілу згенерованих значень. Експериментальні результати демонструють, що згенеровані послідовності відповідають вимогам високої ентропії, однорідності та незалежності. Статистичний аналіз підтверджує, що вихід не має значних кореляцій або структурних відхилень, що підкреслює придатність системи для криптографічних застосувань. Також продемонстровано, що запропоноване рішення практично здійсненне з використанням поширених електронних компонентів та може бути гнучко інтегровано в існуючі цифрові інфраструктури. Поєднання фундаментальної фізики та технічної реалізації дозволяє досягти високого рівня безпеки та непередбачуваності, що є важливим з огляду на зростаючі вимоги до інформаційної безпеки та постійний технологічний прогрес.
Метою статті є обґрунтування концепції квантової трансформації кібербезпеки як стратегічного переходу від класичних криптографічних механізмів до квантово-стійкої архітектури захисту інформації. Методи дослідження. У статті використано методи системного та сценарного аналізу, комп’ютерного моделювання, а також систематизації наукових джерел і нормативно-технічних стандартів у сфері квантово-стійкого захисту. Для формалізації процесу трансформації архітектури безпеки застосовано стохастичне моделювання на основі марковських ланцюгів, що описують імовірнісну динаміку переходів між станами експлуатації вразливої класичної криптографії. Для покращення лінгвістичної якості тексту та пошуку джерел за тематикою дослідження використовувался ChatGPT 5.5. Всі запропоновані ChatGPT 5.5 посилання були перевірені авторами. Отримані результати дослідження. У результаті дослідження визначено основні напрями квантової трансформації кібербезпеки: впровадження постквантових алгоритмів, розвиток криптографічної гнучкості, формування криптографічного інвентарю, використання гібридних протоколів і поетапна міграція до постквантової криптографічної архітектури (PQC). Запропоновано стохастичну модель, яка дає змогу оцінювати ймовірність компрометації інформаційних активів залежно від інтенсивності квантової загрози, швидкості кібератак, темпів криптографічної інвентаризації та міграції до постквантових рішень. Проведене моделювання показало, що активна стратегія постквантової міграції забезпечує істотне зниження ймовірності компрометації та сумарних очікуваних втрат, незважаючи на вищі початкові витрати. Елементи наукової новизни. Запропоновано авторську стохастичну модель переходу організації між рівнями криптографічної зрілості, яка враховує не лише технічні аспекти впровадження постквантової криптографії, а й імовірнісний характер квантової загрози, ризик кібератак, залишкову вразливість після часткової міграції та можливі помилки під час впровадження нових криптографічних механізмів. Теоретичне та практичне значення викладеного у статті. Практичні результати статті можуть бути застосовані для формування дорожніх карт постквантової криптографічної міграції, визначення пріоритетності оновлення криптографічних механізмів, оцінювання економічної доцільності раннього переходу до квантово-стійких рішень і підготовки політик криптографічної гнучкості в організаціях.