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安全量子计算的圆形复杂性
2技术概述5 2.1量子背景。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5 2.2为什么恶意安全难以实现？。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2.3 C + M电路的插入方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7 2.4具有恶意安全性的三岁协议。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 2.5应用：QMA可重复使用的MDV-NIZK。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 2.6在量子设置中实现两轮协议时面临的挑战。。。。。。。。。。。。10 2.7带有预处理的两轮协议。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 2.8多方设置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 2.9两轮2PQC没有预处理：挑战和可能性。。。。。。。。。。。。16
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连续变量量子密钥分发的可组合安全性：有线和无线网络中的信任级别和实际密钥率
连续变量 (CV) 量子密钥分发 (QKD) 为安全量子通信提供了强大的环境，这要归功于使用室温现成的光学设备并且有可能达到比标准离散变量对应物高得多的速率。在本文中，我们提供了一个通用框架，用于研究在各方经历的损失和噪声的不同信任级别下，使用高斯调制相干态协议的 CV-QKD 的可组合有限尺寸安全性。我们的论文考虑了有线（即基于光纤）和无线（即自由空间）量子通信。在后一种情况下，我们表明在具有固定和移动设备的安全量子网络中，短距离光学无线 (LiFi) 可以实现高密钥速率。最后，我们将研究扩展到微波无线 (WiFi)，讨论 CV-QKD 在极短距离应用中的安全性和可行性。
目的：简介：形式方法的好处：
强大的编程语言可确保变量具有正确类型的值，而不管如何设置这些值。使用强大的编程语言使编程变得更加容易，并防止了类型的编程，众所周知，它们可以调试。正式方法是这些类型系统的基础，事实上有些程序员可能不知道。飞机隔离控制软件对于飞机的稳定性至关重要，需要实时操作。返回响应迟到是不可接受的。在2003年，Astrée工具（请参阅https://www.astree.ens.fr/）能够证明AIRBUS A340频率的C代码永远不会产生运行时的验收，并且始终会符合其实时约束。网络安全协议现在有望进行正式的规格和验证。这种验证通常包括例如，例如，表明攻击者无法通过与无效的有效访问相结合来重播他人的通信和获得。尽管仍可能发生实现错误，但程序员对他们应该实施的内容有明确的声明。如果操作正确地完成，则协议将没有安全量。
带有纠缠光子的量子密钥分布...
量子密钥分布（依赖量子机械资源的随机秘密密钥）是安全量子网络的核心特征。基于纠缠的协议可通过量子中继器提供额外的安全性和规模，但是在光子源上设置的严格要求已经使他们的使用情况迄今使用了。在这种情况下，基于半导体的量子发射器是一个有前途的解决方案，可确保按需以记录的多光子发射的方式生成近乎统一的纠缠光子，后者的功能与一些最佳的窃听攻击相反。在这里，我们使用连贯驱动的量子点在实验上证明了一种经过修改的Ekert量子键分布协议，具有两种量子通道方法：既有250米长的单模纤维，又在自由空间中，连接了罗马萨皮恩扎大学校园内的两座建筑物。我们的现场研究强调，量子点纠缠的光子源已准备好超越实验室实验，从而为现实生活中的量子通信开辟了道路。
基于空间的量子密钥分布（QKD）
政府太空组织正在通过各种项目积极地推进基于空间的量子密钥分布（QKD）。NASA正在开发具有海克（空间纠缠和退火量子实验）的安全量子网络，并在ISS上测试量子纠缠。ESA领导EAGLE-1任务与SES和欧洲合作伙伴部署欧洲第一个基于太空的QKD系统。中国的CNSA与中国科学技术大学（USTC）合作，在2016年与Micius卫星开创了QKD，并继续扩大其量子卫星网络。 CSA（加拿大航天局）正在与量子计算研究所（IQC）合作开发国家QKD示威者Qeyssat。 DARPA通过其量子孔径项目投资量子安全通信，探索用于军事应用的量子感应。中国的CNSA与中国科学技术大学（USTC）合作，在2016年与Micius卫星开创了QKD，并继续扩大其量子卫星网络。CSA（加拿大航天局）正在与量子计算研究所（IQC）合作开发国家QKD示威者Qeyssat。DARPA通过其量子孔径项目投资量子安全通信，探索用于军事应用的量子感应。
纳米级Terahertz电导率和
我们从单向函数构建量子键入加密。在我们的建筑中，公共钥匙是量子，但密文是经典的。在最近的一些作品中也提出了来自单向函数（或较弱的原始函数（例如伪和函数）状态）的量子公钥加密[Morimae-Yamakawa，Eprint：2022/1336; Coladangelo，Eprint：2023/282； Barooti-Grilo-Malavolta- Sattath-Vu-Walter，TCC 2023]。但是，它们有一个巨大的缺点：只有在量子公共钥匙可以传输到发件人（运行加密算法的人）而不会被对手篡改时，它们才是安全的，这似乎需要不令人满意的物理设置假设，例如安全量子通道。我们的构造摆脱了这样的缺点：即使我们仅假设未经身份验证的量子通道，它也保证了加密消息的保密。因此，加密是用对抗篡改的量子钥匙来完成的。我们的构建是第一个量子公共密钥加密，它实现了经典的公开加密的目标，即仅基于单向功能，建立对不安全渠道的安全沟通。此外，我们展示了一个通用编译器，以将对选择的明文攻击（CPA安全）升级到仅使用单向函数的选择Ciphertext攻击（CCA Security）的安全性。因此，我们仅基于单向功能获得CCA安全的量子公钥加密。
Q-FiRM：基于保真度的量子网络速率最大化路由
摘要 — 端节点之间的高效信息路由是安全量子网络和量子密钥共享的关键推动因素，这依赖于随时间推移创建和维持纠缠态。然而，这种成对纠缠会由于通道损耗和网络节点上纠缠光子的存储而退化。纠缠态反过来会影响保真度，保真度是量化一对量子态相似程度的指标。在本文中，我们提出了一种路由解决方案，该解决方案可满足接收器对从多个发射器节点接收的量子信息施加的阈值保真度要求。我们的解决方案从网络内的此类节点池中选择中间中继器，以最大化量子信息传输的总速率。为此，我们首先提供相邻节点之间保真度损失以及端到端量子数据速率的表达式。然后，我们提出了一种新颖的两阶段路由解决方案，该解决方案（i）使用保真度作为成本度量来确定每个发射器的 k 条最短路径，以及（ii）（启发式地）根据中继器节点是否具有单个或多个可用内存单元为每个发射器分配一条路径。模拟结果表明，我们提出的基于保真度的路由解决方案满足广泛的保真度要求 [0.6-0.79]，同时最大化量子信息传输速率，优于现有的基于距离和跳跃的路由方法。索引术语 — 量子网络、量子中继器、量子路由、量子通信、纠缠
利用一次性密码本深入研究量子计算中的状态泄漏缓解方法
摘要 — 近年来，用户通过云访问量子计算机的能力迅速提升。尽管现代量子计算机仍然是嘈杂的中型量子 (NISQ) 机器，但现在正被大量研究和初创公司积极采用。量子算法通常产生概率结果，需要重复执行才能产生所需的结果。为了使执行每次都从指定的基态开始，并且前一次执行的结果不会干扰后续执行的结果，必须在每次迭代之间执行重置机制以有效重置量子位。然而，由于量子计算机中的噪声和错误，特别是这些重置机制，嘈杂的重置操作可能会导致整个计算中的系统性错误，以及信息泄露的潜在安全和隐私漏洞。为了解决这个问题，我们彻底研究了量子计算中的状态泄漏问题，然后提出了一种解决方案，即在重置机制之前使用经典和量子一次性密码本来防止状态泄漏，其工作原理是随机地为电路的每次执行应用简单的门。此外，本研究还探讨了使用资源较少的经典一次性密码本足以防止状态泄漏的条件。最后，我们通过评估不同门、测量和采样误差水平下的泄漏程度，研究了各种错误在状态泄漏中的作用。我们的研究结果为复位机制和安全量子计算系统的设计提供了新的视角。