- Классический аналог квантового сверхплотного кодирования и преимущества связи одного кванта (arXiv)
Автор: Рам Кришна Патра, Сахил Гопалкришна Найк, Эдвин Питер Лобо, Самрат Сен, Тамал Гуха, Некий Санкар Бхаттачарья, Мир Алимуддин, Маник Баник.
Аннотация: Мы анализируем полезность каналов связи при отсутствии какой-либо квантовой или классической корреляции между отправителем и получателем. С этой целью мы предлагаем класс двусторонних коммуникационных игр и показываем, что в этих играх нельзя выиграть, используя бесшумный 1-битный классический канал от отправителя к получателю. Интересно, что цель может быть полностью достигнута, если каналу помогает классическая общая случайность. Это напоминает преимущество, аналогичное феномену квантового сверхплотного кодирования, когда предварительное совместное запутывание может повысить коммуникационную полезность идеальной линии квантовой связи. Совершенно неожиданно мы показываем, что связь кубитов без какой-либо помощи классической общей случайности может достичь цели и, следовательно, обеспечивает новое квантовое преимущество в простейшем сценарии связи. В поисках более глубокого источника этого преимущества мы показываем, что выгодная квантовая стратегия должна вызывать квантовую интерференцию как на этапе кодирования отправителем, так и на этапе декодирования получателем. Мы также изучаем коммуникационную полезность класса неклассических игрушечных систем, описываемых симметричными полигональными пространствами состояний. Мы придумываем коммуникационные задачи, которые не могут быть решены ни с помощью 1-битной классической связи, ни с помощью коммуникации полигональной системы, тогда как 1-кубитная коммуникация дает совершенную стратегию, устанавливающую строгий квантовый характер преимущества. С этой целью мы показываем, что квантовые преимущества устойчивы к несовершенному кодированию-декодированию, что делает протоколы реализуемыми с помощью доступных в настоящее время квантовых технологий.
2. Кибератаки на квантовые сетевые вычисления и коммуникации — взлом протокола сверхплотного кодирования на квантовых компьютерах IBM (arXiv)
Автор : Карлос Педро Гонсалвеш
Аннотация: Разработка спецификации автоматизированных ворот для квантовых коммуникаций и квантовых сетевых вычислений открывает путь для вредоносных программ, предназначенных для повреждения программного обеспечения автоматизации, изменения протоколов и алгоритмов автоматизированных квантовых коммуникаций. Мы изучаем два типа атак на автоматизированные протоколы квантовой связи и моделируем эти атаки на протокол сверхплотного кодирования, используя удаленный доступ к квантовым компьютерам IBM, доступный через IBM Q Experience, для имитации этих атак на сеть квантовой связи с низким уровнем шума. Первый тип атаки приводит к контролируемому хакером биективному преобразованию окончательных измеренных строк, второй тип атаки представляет собой атаку с унитарным скремблированием, которая изменяет спецификацию автоматических вентилей для эффективного скремблирования окончательного измерения, нарушая квантовые связи и используя преимущества квантовых вычислений. случайность при измерении таким образом, что его трудно отличить от неисправности оборудования или от внезапного увеличения шума окружающей среды. Мы показываем, что из-за квантовой запутанности и симметрии второй тип атаки работает как способ стратегического нарушения квантовых коммуникационных сетей и квантовых сетевых вычислений, что затрудняет определение того, какой узел был атакован. Основные выводы обсуждаются в более широком контексте квантовой кибербезопасности и квантовых сетевых вычислений, где обсуждаются способы взлома, включая роль внутренних угроз.
