Este trabalho apresenta uma solução alternativa ao uso das funções Slice para reconciliação de variáveis aleatórias contínuas em um contexto de geração de chaves secretas para fins de cripto- grafia. O protocolo de reconciliação proposto baseia-se na função distribuição de probabilidade das variáveis aleatórias e se mostra um método competitivo por sua capacidade de produzir maior quantidade de bits por cada realização de variável contínua que o esquema atualmente em uso, para baixos valores de SNR, com uma vantagem de menor iteratividade. O processo de correção de erros é feito com base no uso de códigos LDPC a partir de uma compressão da sequência de bits a ser utilizada como chave, fundamentado no teorema de Slepian-Wolf, minimizando a informação vazada pelo canal clássico – assumido perfeito – para um possível espião que observa o canal.
Este trabalho apresenta uma solução alternativa ao uso das funções Slice para reconciliação de variáveis aleatórias contínuas em um contexto de geração de chaves secretas para fins de cripto- grafia. O protocolo de reconciliação proposto baseia-se na função distribuição de probabilidade das variáveis aleatórias e se mostra um método competitivo por sua capacidade de produzir maior quantidade de bits por cada realização de variável contínua que o esquema atualmente em uso, para baixos valores de SNR, com uma vantagem de menor iteratividade. O processo de correção de erros é feito com base no uso de códigos LDPC a partir de uma compressão da sequência de bits a ser utilizada como chave, fundamentado no teorema de Slepian-Wolf, minimizando a informação vazada pelo canal clássico – assumido perfeito – para um possível espião que observa o canal.
Resumo-Este artigo apresenta uma soluc ¸ão alternativa ao uso das func ¸ões Slice para reconciliac ¸ão de variáveis aleatórias contínuas em um contexto de gerac ¸ão de chaves secretas para fins de criptografia.O protocolo de reconciliac ¸ão proposto baseia-se na func ¸ão distribuic ¸ão de probabilidade das variáveis aleatórias e se mostra um método competitivo por sua capacidade de gerar a mesma quantidade de bits que o esquema atualmente em uso, com uma vantagem de menor iteratividade.O processo de correc ¸ão de erros é feito com base no uso de códigos LDPC a partir de uma compressão da sequência de bits a ser utilizada como chave, fundamentado no teorema de Slepian-Wolf, minimizando a informac ¸ão vazada pelo canal clássico -assumido perfeitopara um possível espião que observa o canal.
A distribuição quântica de chave secreta está entre uma das principais aplicações práticas da teoria da informação quântica, fazendo uso das leis da mecânica quântica para garantir segurança incondicional na transmissão de informação por meio de estados quânticos e permitindo que duas partes possam compartilhar uma chave secreta de maneira segura sem a necessidade de compartilhamento prévio de informação. Neste trabalho é apresen- tada uma solução de reconciliação de chaves secretas geradas por esquemas de distribuição do tipo CVQKD utilizando o estabelecido protocolo de reconciliação CASCADE. Apesar de tradicionalmente ser aplicado na reconciliação de chaves geradas por esquemas DVQKD, os quais resultam em taxas de erro por bit menores que 0.15, o uso do protocolo CASCADE é viabilizado no contexto das variáveis contínuas por meio de modificações propostas notamanho do bloco inicial e quantidade de passos de reconciliação executados. Este trabalho propõe modificações nos parâmetros fundamentais do protocolo de reconciliação demodo que sejam realizadas (1) a reconciliação completa de chaves que apresentam taxas de erro por bit menores que 0.25 e (2) uma solução de reconciliação parcial para chaves com taxas de erro por bit maiores que 0.25, na qual a quantidade de erros corrigidosdurante o processo de reconciliação é controlada pela quantidade de informação vazada pelo protocolo.
Neste trabalho, introduzimos um protocolo para a distribuicao quântica de chaves (QKD) que faz uso de tres estados comprimidos da luz: dois estados de bit, utilizados para a transmissao de informacao, e um estado de Isca, utilizado para a deteccao de espionagem. Seu desenvolvimento teve como base o protocolo de P. Horak (H04) para estados comprimidos, que por sua vez consiste de uma generalizacao do protocolo de R. Namiki e T. Hirano (NH03) para estados coerentes. Analisamos sua seguranca considerando dois tipos de ataques: ataque por medida simultânea das quadraturas e ataque por troca do canal por canal superior. Para esta analise utilizamos uma descricao em termos da funcao de Wigner, obtendo a partir dela distribuicoes de probabilidade conjuntas e marginais. Da distribuicao para os estados de Isca definimos uma Medida da Espionagem M, e discutimos sua utilidade para o calculo da taxa de informacao vazada para Eva em cada ataque. Por fim, para o ataque por troca do canal, analisamos o efeito da introducao de um limiar de pos-selecao sobre as informacoes de Bob e Eva, demonstrando que maiores distâncias de transmissao (menores transmissividades) podem ser suportadas pelo protocolo com o aumento deste parâmetro, ao custo de menores taxas de aceitacao de bits
Abstract
Resumo A criptografia clássica utiliza suposições de dificuldade computacional, como a fatoração de grandes números, para garantir segurança na comunicação. Tal uso pode ser comprometido por avanços de hardware ou software, como a implementação do algoritmo de Shor pela computação quântica. O trabalho em tela explora a segurança da criptografia quântica atrelada inteiramente às leis da mecânica quântica, em um contexto no qual busca-se gerar, de forma segura, chaves clássicas por meios quânticos com a Distribuição Quântica de Chaves para posterior uso em algoritmos como o one-time-pad. A pesquisa teve foco na QKD dependente de equipamentos, mais especificamente dentro da categoria de preparação e medição, contemplando implementações práticas do protocolo de seis estados feitas no IBM Quantum Experience platform. Explora-se cenários ideais, ruidosos, com e sem adversários, analisando os resultados através do QBER. O trabalho abrange ainda conceitos sobre os procedimentos de pós-processamento de reconciliação da informação e amplificação privada, mencionando eventuais ataques quânticos e suas contramedidas, citando a distribuição quântica de chaves independente de dispositivos como uma das possíveis abordagens de solução.
As assinaturas digitais são de fundamental importância para as comunicações eletrônicas no mundo todo por garantirem a integridade e autenticidade da informação. Com os avanços da ciência nas áreas da mecânica quântica e a introdução destes novos conceitos nas telecomunicações, a segurança da informação também precisou evoluir e cada vez mais se tem buscado novos sistemas de segurança que forneçam maior integridade e autenticidade que os sistemas clássicos. Dessa forma o objetivo deste trabalho é utilizar as propriedades do problema QSCDff , para a criação de um protocolo de assinatura quântica de mensagens. O problema QSCD ff possui propriedades matemáticas e computacionais para garantir a integridade e autenticidade das assinaturas geradas. O protocolo proposto faz uso de chaves descritas na forma de estados quânticos construídos a partir de permutações de um grupo simétrico e de uma função de hash para a compressão da mensagem original. Como entrada o protocolo recebe a mensagem clássica e uma chave privada. Para a geração do estado quântico da assinatura utiliza-se uma permutação como chave privada e o hash da mensagem. Gerar tal assinatura sem ter uma chave privada consiste em resolver um problema de encontrar automorfismos não triviais de grafos. A validação deste estado é feita através da aplicação do algoritmo quântico de busca de Grover. Por fim é mostrado que a probabilidade de falsificação da assinatura é negligenciável dado o número de cópias do estado da assinatura.
A computação quântica é uma área de pesquisa recente que engloba três áreas conhecidas: matemática, física e computação. Com as pesquisas na área de algoritmos\nquânticos veio a necessidade de entender e expressar tais algoritmos do ponto de vista de programação. Diversas linguagens e modelos para programação quântica de alto nível têm sido propostas nos últimos anos. A Mecânica Quântica (MQ) é um conjunto de regras matemáticas que servem para a construção de teorias físicas, desde a sua criação até os dias de hoje ela tem sido aplicada em diversos ramos. Neste contexto se desenvolveu a Computação Quântica, talvez a mais espetacular proposta de aplicação prática da MQ. A dificuldade de se desenvolver algoritmos quânticos propicia o uso de técnicas alternativas à solução de problemas puramente algorítmica, como por exemplo o aprendizado de máquinas e algoritmos genéticos. Carlo Trugenberger propõe um modelo de memória\nquântica associativa onde os padrões binários de n bits são armazenados em superposição com um subconjunto apropriado da base computacional de n qubits. Este modelo resolve o problema de escassez de capacidade bem conhecida da memória clássica associativa,provendo uma melhoria grande em capacidade. A distribuição proposta por Trugenberger usa a distância de Hamming, em que as amplitudes tem um pico nos padrões armazenados, que tem menor distância em relação à entrada. A precisão do reconhecimento de padrões pode ser ajustado por um parâmetro b, isto é, aumentando b aumenta a probabilidade\nde reconhecimento. Este trabalho analisa a diversidade genética das abelhas sem ferrão Melipona quinquefasciata, obtidas de várias colônias silvestres, em localidades distintas\nda Chapada do Araripe-CE, Chapada da Ibiapaba-CE, cidade do Canto do Buriti-PI e Luziânia-GO. As sequências de DNA foram transformados substituindo A por 00, G por 01, C por 10 e T por 11. Os resultados mostram que essa probabilidade é muito eficiente para reconhecer os padrões de sequências de DNA das abelhas sem ferrão Melipona quinquefasciata\ndas regiões 18S e ITS1 parcial. O algoritmo não é computacionalmente eficiente em um computador clássico, mas será extremamente eficiente em um computador quântico. Concluiu-se que este método de reconhecimento quântico de padrões é melhor que o método clássico utilizado por Pereira.