完全去极化的量子通道始终输出完全混合态,因此无法传输任何信息。然而,在最近的一封信 [D. Ebler et al. , Phys. Rev. Lett. 120, 120502 (2018) ] 中,却表明如果量子态通过两个具有不同阶量子叠加的通道(这种装置称为“量子开关”),则信息仍然可以通过这些通道传输。在这里,我们表明,当人们相干地控制通过两个相同的去极化通道之一发送目标系统时,可以获得类似的效果。虽然人们很容易将量子开关中的这种效应归因于通道之间不确定的因果顺序,但因果不确定性在这种新场景中不起作用。这引发了人们对其在量子开关相应效应中的作用的质疑。我们详细研究了这一新场景,发现当量子信道被相干控制时,有关其具体实现的信息可以在联合控制目标系统的输出状态中访问。这允许区分通常被认为是同一信道的两种不同实现。更一般地,我们发现,要完整描述相干控制量子信道的作用,不仅需要指定信道的描述(例如,以 Kraus 算子的形式),还需要根据其实现指定一个额外的“变换矩阵”。
摘要 — 旁道攻击利用非主要通道泄露的信息(例如功耗、电磁辐射或时间)从加密设备中提取敏感数据。在过去的三十年中,旁道分析已经发展成为一个成熟的研究领域,拥有成熟的方法来分析高级加密标准 (AES) 等标准加密算法。然而,旁道分析与形式化方法的结合仍然相对未被探索。在本文中,我们提出了一种将旁道分析与 SAT 相结合的 AES 混合攻击。我们将 AES 建模为 SAT 问题,并利用通过基于深度学习的功率分析提取的 S 盒输入和输出值的提示来解决它。在 ATXmega128D4 MCU 实现的 AES-128 上的实验结果表明,SAT 辅助方法可以在一小时内从与用于分析的设备不同的设备捕获的单个跟踪中一致地恢复完整的加密密钥。相比之下,如果没有 SAT 的协助,经过 26 小时的关键普查后,成功率仍然低于 80%。
Spirent Vertex 高频转换器通过将 0.75GHz 至 6GHz 之间的 RF 范围转换为 5.9GHz 至 40.5GHz 之间的 mmWave 范围,反之亦然,使 Vertex 信道仿真器更接近 5G,从而实现 5G 应用所需的毫米波场景中的信道特性模拟。它还可以定制以支持其他 mmW 频率。Vertex HFC 可用于各种场景,例如在 mmWave 频段基站和 mmWave 频段设备之间注入 RF 信道仿真,或从 RF 频段网络仿真器或 eNodeB 上变频到 mmWave 频段设备。
1 利兹大学电子电气工程学院,利兹 LS2 9JT,英国 2 布里斯托大学电气与电子工程系,布里斯托 BS8 1UB,英国 3 海因里希海涅大学理论物理研究所 III,杜塞尔多夫 D-40225,德国 4 布里斯托大学 HH Wills 物理实验室量子工程博士培训中心,布里斯托 BS8 1FD,英国 5 约克大学数学系,赫斯灵顿,约克 YO10 5DD,英国 6 约克大学物理、工程与技术学院,约克 YO10 5DD,英国 7 约克大学约克量子技术中心,约克,英国 8 约克大学计算机科学系,约克 YO10 5GH,英国 9 新加坡国立大学量子技术中心,117543,新加坡10 新加坡国立大学理学院物理系,117551,新加坡 11 ID Quantique,日内瓦,瑞士
摘要。安全的双方计算考虑双方计算其私有输入的联合函数而不透露计算输出以外的任何内容的问题。在这项工作中,我们迈出了理解以下情况的第一步:1)双方(Alice 和 Bob)只能通过经典信道进行通信,2)Bob 的输入是量子的,3)Alice 的输入是经典的。我们的第一个结果表明,在这种情况下,在恶意量子对手的情况下,通常不可能通过黑盒模拟实现双方量子功能。特别是,我们表明,仅依赖经典信道的安全量子计算协议的存在将与量子不可克隆论证相矛盾。我们通过三种不同的方法规避了这种不可能性。第一种方法是考虑一种较弱的安全概念,称为单边模拟安全。这个概念以标准的基于模拟的意义保护一方(量子 Bob)的输入,并保护另一方输入(经典 Alice)的隐私。我们展示了如何实现一个依赖于有错学习假设的满足这一概念的协议。第二种规避不可能结果的方法是假设量子输入具有有效的经典表示,同时提供基于标准模拟的安全性以抵御恶意 Bob。最后,我们将注意力集中在零知识函数类上,并提供一个编译器,该编译器以 QMA 关系 R 的经典量子知识证明 (PoQK) 协议作为输入(经典 PoQK 是可以由经典验证者验证的 PoQK),并输出可以由经典方验证的 R 的零知识 PoQK。我们的结果直接意味着 Mahadev 的量子计算经典验证协议 (FOCS'18) 可以转变为具有经典验证者的量子知识零知识证明。据我们所知,我们是第一个实例化这种原语的人。
其中 F θ 是量子 Fisher 信息,ρ n AB 是 n 次迭代后的最终状态,见图 1。为了解决这个问题,我们借用了量子通信领域中强大的隐形传态工具 [4]:如果信道 E θ 具有适当的对称性,它对任何输入 ρ 的作用都可以通过局部操作和经典通信 (LOCC) 模拟,见图 2。这样,量子信道对一般输入的作用自然地被纳入自适应估计协议中,使我们能够推导出量子 Fisher 信息的上限,从而推导出参数 θ 估计的最终精度。对于在隐形传态协议 [5] 中涉及的幺正变换作用下协变的信道,这种模拟是可能的:例如去极化和擦除信道,以及玻色子系统中的高斯信道。与上限一起,我们找到了一个匹配的下限,从而获得了最终的非常简单的表达式
在系统集成阶段使用 PROPSIM 模拟的运行环境来验证系统各个部分在任何给定条件下的功能。当各个组织执行开发项目时,由于要协调测试条件,针对条件的验证至关重要。确保每个子系统的最终产品质量验证符合商定的规范。卫星和机载无线电系统的运行生命周期比商用无线电的运行生命周期长。S8825A 卫星和航空航天信道仿真工具集可确保新组件在安装到实时系统之前具有兼容性。
由Arikan提出的极性码编译码算法复杂度低,对于给定的码长具有优异的性能,自提出以来就受到了广泛的关注和欢迎。穿孔极化码的构造使得编码更加灵活,适用于更加多样化的场景。本文提出了一种改进的极性码穿孔方案,在传统穿孔极化码的限制下,基于信道可靠性估计方法计算各个极化子信道的误码概率,对可靠性较低的极化子信道进行穿孔。此外,为了获得更好的译码性能,该方案将穿孔比特的初始对数似然率(LLR)设置为无穷大(或负无穷大)。仿真结果表明,本文提出的改进穿孔极化码的性能优于传统穿孔极化码。
作为随机分析中过渡矩阵的自然推广,量子通道是完全正向的、保持迹的映射。量子通道通常会改变系统的量子特性,例如引起量子态的退相干[1,2]、破坏量子关联[3–6]。从信息角度表征量子通道已经取得了丰硕的成果,量子通道的纠缠能力[7]、去相干能力[8]、相干和退相干能力[9–14]、量子性产生能力[15]等都已被研究。本文通过分析集合中量子性的动态特性,提出了一个定性和定量表征量子通道的框架。量子集合 E = { ( pi , ρ i ) , i ∈I} 由一族量子态和一个表示每个状态出现概率的概率分布表示 [16]。量子集合自然出现在量子力学和统计物理学中,是量子信息学中一个基本而实用的对象,尤其是在量子测量和量子通信中 [17–23]。只要所涉及的量子态不交换,量子集合就具有某种固有的量子特性,在量子集合中称为量子性。它在量子密码学和其他各种量子信息处理任务中起着核心作用。人们从不同的角度提出了各种量子性测度,如通过交换子 [ 24 , 25 ] 的测度,基于不可克隆和不可广播的测度 [ 19 ],从可访问信息的角度定义的测度 [ 24 ],以及通过相对熵 [ 26 ] 和相干性 [ 27 , 28 ] 的测度。一般来说,在进行量子信道之后,量子集合中的量子性会发生变化。研究量子信道能够引入或减少的最大值是理所当然的。本文利用基于交换子的易于计算的量子性测度 [ 24 ],从量子功率和反量子功率的角度研究了量子信道的表征,它们分别量化了量子信道能够引入和减少的最大量子性。与文献 [ 3] 的结果相比, [ 29 ] 其中,通道的量子性定义为
摘要 我们研究了量子纠错对相干噪声的有效性。相干误差(例如,单位噪声)可以相互干扰,因此在某些情况下,受相干误差影响的量子电路的平均不保真度可能会随着电路大小的增加而二次增加;相反,当误差不相干(例如,去极化噪声)时,平均不保真度在最坏的情况下会随着电路大小线性增加。我们考虑了量子稳定器代码对噪声模型的性能,在该模型中,对每个量子位应用单位旋转,其中所有量子位的旋转轴和旋转角度几乎相同。特别是,我们表明,对于受这种独立相干噪声影响的环面代码和最小权重解码,只要噪声强度与代码距离成反比衰减,纠错后的逻辑通道会随着代码长度的增加而变得越来越不相干。对于弱相关相干噪声,也有类似的结论。我们的方法还可用于分析其他代码和容错协议对相干噪声的性能。然而,我们的结果并未表明,在噪声强度随代码块增长而保持不变的更物理相关情况下,逻辑通道的相干性会受到抑制,并且我们重述了阻止我们将结果扩展到这种情况的困难。尽管如此,我们的工作支持了容错量子计算方案将有效对抗相干噪声的想法,为担心控制误差和与环境的相干相互作用的破坏性影响的量子硬件制造商提供了令人鼓舞的消息。