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Mac
消息身份验证代码或MAC是一个经过良好研究的加密原始原始词，用于对共享秘密密钥的两个当事方之间的通信进行身份验证。令牌化的Mac或TMAC是由Ben-David＆Sattath（QCrypt'17）介绍的相关密码原始的，它允许通过使用单使用量子签名令牌将有限的签名授权委派给第三方。这些令牌可以使用秘密键发出，以便每个令牌可用于在最多一个文档上签名。我们为基于BB84州的TMAC提供了基础结构。我们的构造可以忍受高达14％的噪声，使其成为第一个耐噪声的TMAC结构。我们结构所需的量子状态的简单性，结合其噪声的耐受性，使其几乎比以前的TMAC构造更可行。提出的TMAC对具有签名和验证词的副本（即，它类似于MAC的EUF-CMA安全性），这是不可生存的。
迈向以 Ge-on 为源的全硅 QKD 发射器...
摘要 — 我们展示了一种基于偏振编码 BB84 协议的量子密钥分发新发射器概念，该协议由正向偏置的 Ge-on-Si PIN 结的非相干光提供光源。我们研究了两种量子态准备架构，包括通过多个调制器进行独立偏振编码和利用干涉偏振调制器的简化方法。我们通过实验证明，Ge-on-Si 光源可以适应量子密钥生成，在 1 GHz 的符号速率下以 7.71% 的量子比特误码率实现 2.15 kbit/s 的原始密钥速率。我们进一步研究了光纤传输信道去偏振与非相干光源宽带特性相结合的影响。我们的结果证明了全集成硅量子密钥分发发射器（包括其光源）在零信任数据中心内部环境中的短距离应用的可行性。索引词 — 量子密钥分发、量子通信、量子密码学、硅光子学、去极化、光源
非局部量子计算的秩下界
非局部量子计算 (NLQC) 用一轮同时进行的通信和共享纠缠取代了两个量子系统之间的相互作用。我们研究了两类 NLQC，f -routing 和 f -BB84，它们与经典信息论密码学和量子位置验证相关。我们给出了两种设置中纠缠的第一个非平凡下界，但仅限于具有完美正确性的下界协议。在这种情况下，我们给出了完成给定函数 f ( x, y ) 的这些任务的任何纠缠态的 Schmidt 秩的下界，其矩阵 g ( x, y ) 的秩为当 f ( x, y ) = 0 时其元素为零，否则严格为正。这也导致了 Schmidt 秩的下界，以 f ( x, y ) 的非确定性量子通信复杂度为依据。由于 f 路由与信息论密码学中研究的条件秘密披露 (CDS) 原语之间的关系，我们获得了一种降低 CDS 随机性复杂度的新技术。
课程代码 21CSE306J 课程名称 量子...
单元 1 量子计算需求和基本概念、向量空间、概率、复数和数学预备知识、量子力学假设、Bra-ket 符号、测量、复合系统、贝尔态、纠缠、布洛赫球、纯态和混合态 单元 2 量子态的几何形状、复杂性类、图灵机、图灵机概念、量子门、量子电路、量子电路设计 单元 3 电路的定量测量、电路质量分析、电路优化、量子并行性简介、Deustch 算法、Deutsch Jozsa 算法 单元 4 Grover 算法简介、Grovers 算法详细介绍、Grovers 迭代的几何可视化、Grovers 搜索应用于非结构化数据库、量子隐形传态、Shor 算法、量子傅里叶变换 单元 5 量子应用简介、量子研究挑战、QC 模型简介、模型的物理实现、变分量子特征求解器、量子密码学-bb84协议，讨论量子金融和量子优化中的不同用例。（QAOA）
开发一种教育工具，以模拟量子密钥分配系统
量子密钥分布（QKD）是使用量子系统在两个方之间安全地传达共享加密密钥的想法。与经典的加密方法相反，QKD利用基本量子属性（例如叠加和纠缠）来以保证安全性来编码信息。大多数QKD系统基于在光纤中发送光子，其中光子的极性是用于编码信息的量子属性。用来这样做的不同算法称为QKD协议。本论文旨在使用四个常见的QKD协议来构建一个教育工具，以模拟简单的QKD系统，在此过程中，用户可以在其中改变系统参数并研究其对结果的影响。此外，目的是能够产生足够准确的模拟结果，以提供对真实实验设置的执行方式的第一个近似值。该程序是使用Qiskit库在Python构建的，所有所需的功能均在图形接口中实现。对于实施的协议之一（BB84），将仿真结果与三个QKD实验的实验数据进行了比较，这表明该程序能够产生实际实验设置的有用的首先近似。通过允许模拟更复杂的系统，可以进一步改进程序。
MiniQCrypt 中的 Oblivious Transfer - 密码学 ePrint 档案
自从量子计算和现代密码学诞生以来，几十年来一直保持着高效的合作关系。一方面，得益于 Shor 算法 [Sho94]，(大规模) 量子计算机可用于破解许多广泛使用的基于因式分解和离散对数难度的密码系统。另一方面，量子信息和计算帮助我们实现了原本不可能实现的加密任务，例如量子货币 [Wie83] 和生成可证明的随机性 [Col09、VV12、BCM+18]。量子密码学中的另一颗明珠是 Bennett 和 Brassard [BB84] 发现了一种无条件安全的密钥交换协议。也就是说，他们为传统上必须依赖于未经证实的计算假设的加密任务实现了信息论安全性。简而言之，他们利用量子态的不可克隆性（量子力学的基本原理）实现了这一点。更引人注目的是，他们的协议对量子资源的使用率极低，因此已在实践中应用于非常远的距离 [ DYD + 08 , LCH + 18 ]。这与大规模量子计算形成了鲜明对比，后者的可能性仍在积极讨论中。Bennett 和 Brassard 的开创性工作为密码学领域提出了一个诱人的可能性：
CS-4390/5390：量子信息科学
本课程深入介绍量子信息科学，面向计算机科学、物理学、电子和计算机工程或相关领域的高年级本科生和研究生。由于内容先进，需要对线性代数、微积分、概率和统计学有扎实的理解。我们首先研究与信息科学相关的量子力学的基本概念，例如量子比特、叠加、纠缠和量子门。学生将学习用数学表示和操纵量子信息，并理解其物理解释。然后，本课程探讨关键的量子算法，包括用于数据库搜索的 Grover 算法和用于整数分解的 Shor 算法，并使用 Qiskit 等工具进行实际实现。此外，我们还探讨了量子纠错方法、量子硬件平台和量子复杂性理论等主题。在课程的后半部分，我们专注于应用。我们研究量子通信协议、量子网络和量子密码学，包括 BB84 等量子密钥分发协议。本课程还探讨了量子时代传统密码学的脆弱性，并介绍了后量子密码算法。最后，我们介绍了量子机器学习，并讨论了当代量子技术及其潜在影响。
确保量子密钥分发的新方法
摘要：本研究通过在 SARG04 和 BB84 协议中实现快速经典信道认证，引入了一种增强量子密钥分发 (QKD) 安全性的新方法。我们提出了单认证，这是一种开创性的范例，采用抗量子签名算法（具体来说是 CRYSTALS-DILITHIUM 和 RAINBOW）仅在通信结束时进行认证。我们的数值分析全面检查了这些算法在基于块和连续光子传输场景中在不同块大小（128、192 和 256 位）下的性能。通过 100 次模拟迭代，我们细致地评估了噪声水平对认证效果的影响。我们的研究结果特别突出了 CRYSTALS-DILITHIUM 始终优于 RAINBOW 的表现，当量子比特错误率 (QBER) 增加到 8% 时，QKD-BB84 协议的签名开销约为 0.5%，QKD-SARG04 协议的签名开销约为 0.4%。此外，我们的研究揭示了更高的安全级别与增加的身份验证时间之间的相关性，CRYSTALS-DILITHIUM 在高达 10,000 kb/s 的所有密钥速率上都保持了卓越的效率。这些发现强调了单一身份验证可以大幅降低成本和复杂性，尤其是在嘈杂的环境中，为更具弹性和更高效的量子通信系统铺平了道路。
隐陪集及其在不可克隆密码学中的应用
量子力学的不可克隆原理断言量子信息不能被一般复制。这一原理对量子密码学有着深远的影响，因为它从根本上限制了恶意方可以实施的策略。其中一个影响是，量子信息可以实现经典加密无法实现的加密任务，最著名的例子就是信息论安全的密钥分发 [BB84]。除此之外，不可克隆原理还开辟了一条令人兴奋的途径来实现具有某种不可克隆性的加密任务，例如量子货币 [Wie83、AC12、FGH+12、Zha19a、Kan18]、用于数字签名的量子令牌 [BS16]、程序的复制保护 [Aar09、ALL+20、CMP20]，以及最近的不可克隆加密 [Got02、BL19] 和解密 [GZ20]。在这项工作中，我们重新审视了 Aaronson 和 Christiano 提出的隐藏子空间思想，该思想已用于上述几个应用。我们提出了这一思想的概括，其中涉及隐藏陪集（仿射子空间），并展示了该思想在签名令牌、不可克隆解密和复制保护中的应用。给定一个子空间 𝐴 ⊆ 𝔽 𝑛 2 ，相应的子空间状态定义为子空间 𝐴 中所有字符串的均匀叠加，即
基于FPGA的量子计算系统的硬件抽象
摘要根据摩尔定律，每年单位区域的晶体管数量都在增加。估计，芯片设计领域的当前进化速率将在2024年将晶体管的大小减少到原子量表。在原子级别，量子性特征占主导地位，从而影响了晶体管以位的形式存储信息的能力。量子计算机已被提出是一种有效处理这种困境的一种方法。量子计算电路利用电子的旋转特征来存储信息。本文描述了基于FPGA的量子量子抽象的命题。实施了一个不可编程的emded系统，能够在量子位中存储，测量和引入相移。提议的抽象的主要目标是提供基于FPGA的平台，该平台包括用于设计量子电路的基本子块。Pri-Mary量子键分布算法，即BB84在拟议平台上实施，作为概念证明。所提出的特征的区别特征是以计算源成本增强量子电路仿真精度的灵活性。提出的仿真表现出量子计算的两个主要特性，即并行性和概率测量。