論文の概要: Quantum Encryption in Phase Space for Coherent Optical Communications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.06113v1
- Date: Sun, 15 Jan 2023 15:08:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-18 17:22:46.012005
- Title: Quantum Encryption in Phase Space for Coherent Optical Communications
- Title（参考訳）: コヒーレント光通信のための位相空間における量子暗号
- Authors: Adrian Chan, Mostafa Khalil, Kh Arif Shahriar, David V. Plant,
Lawrence R. Chen, Randy Kuang
- Abstract要約: 位相空間における量子暗号化(Quantum Encryption in Phase Space, QEPS)は、光ファイバー上のデータをセキュアにするための物理層暗号化法である。
本研究では,盗聴者によるデータ取得を防止するため,異なる変調形式に対する2つの予防策について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optical layer attacks on communication networks are one of the weakest
reinforced areas of the network, allowing attackers to overcome security when
proper safeguards are not put into place. Here, we present our solution or
Quantum Encryption in Phase Space (QEPS), a physical layer encryption method to
secure data over the optical fiber, based on our novel round-trip
Coherent-based Two-Field Quantum Key Distribution (CTF-QKD) scheme. We perform
a theoretical study through simulation and provide an experimental
demonstration. The same encryption is used for QEPS as CTF-QKD but achieved
through a pre-shared key and one-directional transmission design. QEPS is
uniquely different from traditional technology where encryption is performed at
the optical domain with coherent states by applying a quantum phase-shifting
operator. The pre-shared secret is used to seed a deterministic random number
generator and control the phase modulator at the transmitter for encryption and
at the receiver for decryption. Using commercially available simulation
software, we study two preventative measures for different modulation formats
which will prevent an eavesdropper from obtaining any data. QEPS demonstrates
that it is secure against tapping attacks when attackers have no information of
the phase modulator and pre-shared key. Finally, an experiment with commercial
components demonstrates QEPS system integrability.
- Abstract（参考訳）: 通信ネットワークに対する光層攻撃は、ネットワークの最も弱い強化領域の1つであり、適切な安全対策が実施されていない場合、攻撃者はセキュリティを克服することができる。
本稿では,新しいラウンドトリップコヒーレント型2フィールド量子鍵分布法(CTF-QKD)に基づいて,光ファイバー上のデータを保護する物理層暗号化手法であるQEPS(Quantum Encryption in Phase Space)を提案する。
シミュレーションによる理論的研究を行い,実証実験を行った。
この暗号は、CTF-QKDと同じQEPSで使用されるが、事前共有鍵と一方向送信設計によって実現される。
QEPSは、量子位相シフト演算子を適用して、コヒーレントな状態の光領域で暗号化を行う従来の技術とは異なる。
予め共有された秘密は、決定論的乱数発生器をシードし、暗号化のために送信機と復号のために受信機で位相変調器を制御する。
市販のシミュレーションソフトウェアを用いて,eavesdropperが何らかのデータを取得するのを防ぎ,異なる変調フォーマットに対する2つの予防策を検討する。
QEPSは、攻撃者が位相変調器と事前共有鍵に関する情報を持っていない場合、タッピング攻撃に対して安全であることを示した。
最後に、商用コンポーネントを用いた実験により、QEPSシステムの可積分性を示す。
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