Рассматриваются существующие подходы к оценке влияния флуктуаций показателя преломления, вызванные перемешиванием воздушных масс с различной температурой, на устойчивость квантового канала связи. Учет влияния данного эффекта обусловлен его важностью в практических задачах, так как это напрямую влияет на надежность и доступность атмосферных каналов связи и, как результат, на точность наведения при случайных и регулярных рефракционных смещениях. В заключение подчеркивается необходимость дальнейших изысканий для разработки новых подходов в целях реализации устойчивых каналов связи и облечения процесса наведения в условиях изменяющейся атмосферы. The existing approaches to assessing the influence of refractive index fluctuations caused by mixing air masses with different temperatures on the stability of a quantum communication channel are considered. Taking into account the influence of this effect is due to its importance in practical problems, since it directly affects the reliability and availability of atmospheric communication channels and, as a result, the accuracy of targeting under random and regular refractive shifts. In conclusion, the need for further research to develop new approaches to implement stable communication channels and facilitate the targeting process in a changing atmosphere is emphasized.
Рассматриваются существующие подходы к оценке влияния флуктуаций показателя преломления, вызванные перемешиванием воздушных масс с различной температурой, на устойчивость квантового канала связи. Учет влияния данного эффекта обусловлен его важностью в практических задачах, так как это напрямую влияет на надежность и доступность атмосферных каналов связи и, как результат, на точность наведения при случайных и регулярных рефракционных смещениях. В заключение подчеркивается необходимость дальнейших изысканий для разработки новых подходов в целях реализации устойчивых каналов связи и облечения процесса наведения в условиях изменяющейся атмосферы. The existing approaches to assessing the influence of refractive index fluctuations caused by mixing air masses with different temperatures on the stability of a quantum communication channel are considered. Taking into account the influence of this effect is due to its importance in practical problems, since it directly affects the reliability and availability of atmospheric communication channels and, as a result, the accuracy of targeting under random and regular refractive shifts. In conclusion, the need for further research to develop new approaches to implement stable communication channels and facilitate the targeting process in a changing atmosphere is emphasized.
В статье рассматриваются существующие методы расчета атмосферных потерь в оптическом канале связи, а также новый метод, учитывающий влияние турбулентных ячеек (вихрей) атмосферы различных масштабов. В результате применения новой методики повышается точность расчета атмосферных потерь и, как следствие, точность оценки эффективности спутникового квантового распределения ключей. Сравниваются экспериментальные данные скорости генерации просеянной квантовой ключевой последовательности при нисходящем излучении между спутником и наземной станцией с результатами, полученными при помощи описанной методики оценки потерь, учитывающей влияние вихревой структуры атмосферы. The article discusses existing methods for calculating atmospheric losses, as well as a new approach that takes into account the influence of turbulent cells (vortices) of the atmosphere of various scales on the geometric parameters of the optical beam, allowing us to predict the deviation of optical radiation due to regular and random refraction. As a result, the accuracy of obtaining numerical results for calculating atmospheric losses and, as a consequence, assessing the efficiency of satellite quantum key distribution (QKD) is increased. The experimental data on the generation rate of the sifted quantum key sequence during downward radiation between the satellite and the ground station are compared with the results obtained using the described method of estimating losses, taking into account the influence of the vortex structure.
Проведен анализ влияния атмосферных факторов на квантовую гибридную систему связи с атмосферным оптическим сегментом. Разработана модель доступности квантового атмосферного канала связи на основе оценки скорости генерации просеянного ключа, возможности приема квантов света приемником одиночных фотонов и ключевых параметров распространения оптического сигнала. Приведены результаты расчетов максимальной рабочей дальности квантовой связи для типичных погодных условий в Центральном регионе России при различных характеристиках оборудования квантовой системы связи, которые могут использоваться при проектировании всепогодных квантовых систем связи. An analysis of the impact of atmospheric factors on a quantum hybrid communication system with an atmospheric optical segment was conducted. A model for the availability of a quantum atmospheric communication channel was developed based on an assessment of the sieved key generation rate, the ability of a single-photon receiver to receive light quanta, and key optical signal propagation parameters. Calculations of the maximum operating range of quantum communication under typical weather conditions in the central region of Russia, with various characteristics of the quantum communication system equipment, are presented. These calculations can be used in the design of all-weather quantum communication systems.
Целью написания данной статьи является оценка потенциальных угроз для кибербезопасности, вызванных развитием квантовых алгоритмов. В тексте работы осуществляется анализ существующих квантовых алгоритмов, таких как алгоритм Шора и алгоритм Гровера, и исследуется возможность их потенциального применения в контексте взлома существующих криптографических систем. Методология проводимого исследования заключается в анализе литературы, а также рассмотрении основных принципов функционирования квантовых вычислителей и потенциала реализации квантовых алгоритмов, способных влиять на безопасность как симметричных, так и асимметричных криптографических схем. Кроме того, в исследовании анализируются перспективы создания криптографических алгоритмов, способных противостоять атакам с применением квантовых технологий. На основе анализа существующих квантовых алгоритмов и их потенциального воздействия на широко распространенные в настоящее время криптографические системы, авторы исследования приходят к выводу, что на текущий момент отсутствуют убедительные основания для констатации реальной возможности взлома ассиметричных или симметричных криптографических алгоритмов в ближайшее время в контексте квантовых вычислений. Однако, учитывая постоянное развитие квантовых технологий, а также необходимость сохранения конфиденциальности сведений, актуальность которых с течением времени не будет претерпевать значительное снижение, и необходимость обеспечения защиты конфиденциальной информации в будущем, требуется разработка и активное внедрение квантово-устойчивых криптографических методов для обеспечения конфиденциальности информации в долгосрочной перспективе. The purpose of this article is to assess potential threats to cybersecurity arising from the development of quantum algorithms. The text analyzes existing quantum algorithms, such as Shor's algorithm and Grover's algorithm, and explores the possibility of their potential application in the context of compromising existing cryptographic systems. The research approach includes a literature review and examination of core mechanisms underlying quantum computers, along with assessment of their capability to perform algorithms potentially affecting various cryptographic systems, both symmetric and asymmetric. Additionally, the paper discusses the prospects for developing quantum-resistant cryptographic algorithms aimed at protecting against cryptanalysis using quantum computations. Based on the analysis of existing quantum algorithms and their potential impact on widely used cryptographic systems, the authors of the study conclude that, at present, there is no compelling evidence to assert the real possibility of compromising asymmetric or symmetric cryptographic algorithms in the near future within the context of quantum computations. However, considering the ongoing development of quantum technologies and the necessity of maintaining the confidentiality of information, the relevance of which will not significantly diminish over time, as well as the need to ensure the protection of confidential information in the future, there is a requirement for the development and active implementation of quantum-resistant cryptographic methods to ensure information confidentiality in the long term.
В статье изучается проблема подбора оптимального числа итераций алгоритма Гровера при выполнении квантового поиска в неупорядоченном пространстве состояний. В центре анализа находится зависимость вероятности успешного измерения от размера поискового пространства, количества отмеченных элементов и числа применений оператора Гровера. Увеличение числа итераций, как ни странно, не всегда ведёт к лучшему результату. После выхода в область максимальной вероятности дополнительные повторения уже снижают шанс успешного измерения. Для расчётов используются математические выражения, которые связывают , , угол , вероятность и приближённое значение . Полученные результаты могут быть полезны при учебном моделировании квантовых алгоритмов, а также на раннем этапе разработки программных модулей для анализа квантового поиска.
В статье рассматривается способ увеличения длины волоконно-оптического канала связи квантово-криптографической системы. Так же в статье рассматривается техническая сторона физического ограничения длины волоконно-оптической линии связи: проведен расчет, анализ и визуализация в виде графиков ключевых зависимостей видности и квантового коэффициента ошибки от длины волоконной линии связи. Способом, рассматриваемым для увеличения длины волоконно-оптического канала связи, является установка квантового повторителя в квантовую криптосистему.
Рассматривается воздействие непреднамеренных электромагнитных помех на оборудование квантовой криптографической системы. Предложена методика испытаний и обсуждаются результаты экспериментального исследования влияния электромагнитных помех. Контроль функционирования системы основан на отслеживании как ключевых показателей квантового канала, так и показателей классического открытого телекоммуникационного канала, которые определяют качество функционирования системы связи в целом. Подчеркнута необходимость разработки специализированного национального стандарта в области электромагнитной совместимости. The impact of unintentional electromagnetic interference on quantum cryptographic system equipment is examined. A test methodology is proposed, and the results of an experimental study of the impact of electromagnetic interference are discussed. System performance monitoring is based on tracking both key quantum channel parameters and those of a classical open telecommunications channel, which determine the performance of the overall communication system. The need to develop a specialized national standard in the field of electromagnetic compatibility is emphasized.