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KernelSnitch：针对内核数据结构的侧信道攻击
摘要：众所周知，共享硬件元素（例如缓存）会引入微架构侧信道泄漏。消除这种泄漏的一种方法是不跨安全域共享硬件元素。然而，即使在无泄漏硬件的假设下，其他关键系统组件（例如操作系统）是否会引入软件引起的侧信道泄漏仍不清楚。在本文中，我们提出了一种新颖的通用软件侧信道攻击 KernelSnitch，针对内核数据结构（例如哈希表和树）。这些结构通常用于存储内核和用户信息，例如用户空间锁的元数据。KernelSnitch 利用了这些数据结构的大小可变的特性，范围从空状态到理论上任意数量的元素。访问这些结构所需的时间取决于元素的数量（即占用率）。这种变化构成了一个定时侧信道，可被非特权的孤立攻击者从用户空间观察到。虽然与系统调用运行时相比，时间差异非常小，但我们演示并评估了可靠地放大这些时间差异的方法。在三个案例研究中，我们表明 KernelSnitch 允许非特权和孤立的攻击者泄露来自内核和其他进程活动的敏感信息。首先，我们演示了传输速率高达 580 kbit/s 的隐蔽通道。其次，我们利用 Linux 在哈希表中使用的特定索引，在不到 65 秒的时间内执行了内核堆指针泄漏。第三，我们演示了网站指纹攻击，F1 分数超过 89%，表明可以使用 KernelSnitch 观察到其他用户程序中的活动。最后，我们讨论了针对与硬件无关的攻击的缓解措施。
见证非纠缠破坏量子信道的统一方法
1 南方科技大学量子科学与工程研究院和物理系，广东深圳 518055，中国 2 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室和现代物理系，安徽合肥 230026，中国 3 中国科学技术大学中科院量子信息与量子物理卓越创新中心和协同创新中心，安徽合肥 230026，中国 4 名古屋大学信息学研究生院，日本名古屋千种区 464-8601 5 伦敦数学科学研究所，35a South Street Mayfair，伦敦 W1K 2XF，英国 6 牛津大学沃尔夫森学院，Linton Road，牛津 OX2 6UD，英国
基于量子计算的信道和6G无线系统的信号建模
摘要 - 第六代无线技术（6G）引入范式转移和数字无线连接的基本转换，通过收敛软件化，虚拟化和无线网络的支柱。Terahertz（THZ）通信技术被预测在6G应用中变得更加重要，因为带宽的需求增长和无线细胞尺寸缩小。因此，6G将能够处理和管理需要增强光谱吞吐量的众多设备和服务，并有效地在高干扰水平上工作。这种收敛强调了6G网络的威胁表面增加以及复杂的网络事件的潜在严重影响。此外，连接设备的异质性和提供的服务将产生大量的数据，以便有效地处理和管理。量子计算（QC）可以通过二次加速器有效地解决几个6G计算问题，并提供自适应技术来控制6G网络的当前和未来重大安全性威胁。本文将讨论各种QC组件在6G上的作用，并探讨实现这种转变的机会和挑战。
时变量子信道的量子中断概率 - PhysRevA.105.012432.pdf
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评估自适应策略对量子信道区分性的优势
最近，[Wang et al ., Phys. Rev. Research 1, 033169 (2019)] 提出了量子策略非对称可区分性的资源理论。资源理论的基本对象是量子策略对，它们是量子通道的泛化，为描述任意量子相互作用提供了框架。在本文中，我们提供了该资源理论中一次性操作量的半定程序表征。然后，我们应用这些半定程序来研究自适应策略在广义振幅阻尼通道的鉴别和可区分性提炼中的优势。我们发现自适应策略与非自适应策略所能实现的目标之间存在显著差距。
检测混合幺正量子信道是 NP 难题
在量子信息理论中，量子通道表示系统中离散时间的变化，在理想意义上，这些变化可以通过物理过程实现。从数学上讲，量子通道用完全正且保迹的线性映射表示，形式为Φ：L（C n）→L（C m），其中L（C n）是从C n到自身的线性映射或算子集，对于L（C m）也是如此。如果系统在通道Φ表示的动作之前的状态用密度算子ρ∈L（C n）表示，那么通道动作后的状态由密度算子Φ（ρ）∈L（C m）给出。本文主要研究n = m的通道，它们表示离散时间变化保持物理系统大小的常见情况。 （量子通道的输入和输出系统的大小由底层空间 C n 的维度反映
自由空间信道中连续变量测量设备独立的量子密钥分发
量子密码术 [1] 是最古老的量子技术之一，已成为应对量子计算机挑战的杰出候选技术 [2]。尤其是量子密钥分发 (QKD)，其发展速度非常快，其最终目标是使远距离用户能够共享一个密钥，该密钥必须无法被窃听者获知，从而提供高度安全的加密。QKD 系统面临的关键挑战包括通信系统中的信道损耗和噪声水平。这是影响 QKD 性能及其实现的两个主要障碍，尤其是在长距离传输中 [3]。直到最近，光纤一直是研究和实验大多数 QKD 协议的主要平台。但它们的长距离安全距离有限，主要是因为光纤链路的透射率呈指数衰减。一般来说，有两种解决方案可以克服这一限制：使用量子中继器[4-10]或使用自由空间和卫星链路[11-17]。当前基于地面光纤的量子通信系统的覆盖范围仅限于几百公里[18]，而我们似乎即将建立全球量子通信网络，即量子互联网[19,20]。因此，最近的研究引起了人们对星载 QKD 和空间量子通信的浓厚兴趣[17]，旨在了解自由空间、高空平台站（HAPS）系统和卫星链路如何帮助突破当前的距离限制，同时保证实现量子安全。人们已经取得了重要进展，特别是在单向空间量子通信的极限和安全性方面[21-23]，结果表明，秘密比特可以在湍流大气中安全地分发，无论是弱湍流还是强湍流[24]。在 QKD 科学的另一个不同分支中，独立于测量设备 (MDI) 的 QKD [25,26]（相关实验另见参考文献 [27-29]）是放宽典型点对点 QKD 协议中的信任假设的最有趣和研究最充分的方案之一。更准确地说，在 MDI 中，人们不需要假设将在他们之间分发密钥的合法方的检测设备是可信的。这是因为据称不受信任的第三方
噪声信道中双模高斯态的可提取量子功
我们研究了一种基于高斯态的 Szilard 引擎，该系统由两个玻色子模式组成，位于一个噪声通道中。系统的初始状态为纠缠压缩热态，通过对两个模式之一进行测量来提取量子功。我们使用马尔可夫 Kossakowski-Lindblad 主方程来描述开放系统的时间演化，并使用基于二阶 Rényi 熵的量子功定义来模拟引擎。我们表明，可提取的量子功随着库的温度和模式之间的压缩、热光子的平均数量和模式的频率而增加。功也随着测量强度的增加而增加，在异差检测的情况下达到最大值。同样，随着噪声通道的压缩参数的增加，可提取的功也在减少，并且它随着压缩热库的相位而振荡。
打破纠缠的超级通道
在本文中，我们开始研究纠缠破坏 (EB) 超级信道。这些过程在作用于二分完全正 (CP) 映射的一侧时总是产生可分离映射。EB 超级信道是众所周知的 EB 信道的泛化。我们给出了 EB 超级映射和超级信道的几种等效特征。与其信道对应物不同，我们发现并非每个 EB 超级信道都可以实现为测量和准备超级信道。我们还证明许多 EB 超级信道可以被超激活，即它们在串联时可以输出不可分离的信道。然后，我们引入了超级信道的 CPTP 和 CP 完整图像的概念，它们分别捕获确定性和概率性信道可转换性。这使我们能够表征 EB 超级信道在不同场景中生成 CP 映射的能力，并揭示了信道和超级信道之间的一些根本区别。最后，我们放宽了可分离信道的定义，将 ( p, q ) 非纠缠信道也包括在内，这些信道是二分信道，不能使用 p 维和 q 维辅助系统产生纠缠。通过引入和研究 k - EB 映射，我们构造了未完全破坏纠缠的 ( p, q ) -EB 超信道的例子。我们还提供了 ( p, q ) -EB 超信道表征的部分结果。
![arXiv:2103.09409v2 [quant-ph] 2021 年 3 月 27 日](/simg/a\ad0225bef175309f8c200a2f07172afdcd7b6fd7.webp)
arXiv:2103.09409v2 [quant-ph] 2021 年 3 月 27 日
量子信道可以表示动态资源，是很多物理场景中不可缺少的元素，为了描述信道的某些非经典性，需要对其性质进行量化。在量子信道资源理论框架下，我们给出了两种构造信道纠缠测度的一般方法，并基于信道Choi相对熵、并发性和k-ME并发性给出了几种信道纠缠测度，并给出了一些具体实例。这些信道纠缠测度可以深化对信道的认识，推动相干资源与纠缠资源之间相互转化的研究。此外，我们证明了这些测度满足非负性、单调性、凸性等性质。