論文の概要: Quantum Encryption of superposition states with Quantum Permutation Pad in IBM Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10832v1
• Date: Wed, 25 Jan 2023 21:18:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-27 15:06:35.573472
• Title: Quantum Encryption of superposition states with Quantum Permutation Pad in IBM Quantum Computers
• Title（参考訳）: IBM量子コンピュータにおける量子置換パッドによる重ね合わせ状態の量子暗号化
• Authors: Maria Perepechaenko and Randy Kuang
• Abstract要約: 重畳状態の暗号化に使用されるKuangとBettenburgの量子置換パッド(QPP)の実装を提案する。 このプロジェクトは、現在利用可能なIBM量子システム上で、Qiskit開発キットを使用して実施された。
• 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: We present an implementation of Kuang and Bettenburg's Quantum Permutation Pad (QPP) used to encrypt superposition states. The project was conducted on currently available IBM quantum systems using the Qiskit development kit. This work extends previously reported implementation of QPP used to encrypt basis states and demonstrates that application of the QPP scheme is not limited to the encryption of basis states. For this implementation, a pad of 56 2-qubit Permutation matrices was used, providing 256 bits of entropy for the QPP algorithm. An image of a cat was used as the plaintext for this experiment. To create corresponding superposition states, we applied a novel operator defined in this paper. These superposition states were then encrypted using QPP, producing superposition ciphertext states. Due to the lack of a quantum channel, we omitted the transmission and executed the decryption procedure on the same IBM quantum system. If a quantum channel existed, the superposition ciphertext states could be transmitted as qubits, and be directly decrypted on a different quantum system. We provide a brief discussion of the security, although the focus of the paper remains on the implementation. Previously we have demonstrated QPP operating in both classical and quantum computers, offering an interesting opportunity to bridge the security gap between classical and quantum systems. This work broadens the applicability of QPP for the encryption of basis states as well as superposition states.
• Abstract（参考訳）: 重畳状態の暗号化に使用されるKuangとBettenburgの量子置換パッド(QPP)の実装を提案する。 プロジェクトはqiskit development kitを使用して、現在利用可能なibm quantum systemsで実施された。 この研究は、ベース状態の暗号化に使用されるQPPの実装を拡張し、QPPスキームの適用はベース状態の暗号化に限らないことを示した。 この実装では、56の2-qubit Permutation行列のパッドを使用し、QPPアルゴリズムに256ビットのエントロピーを提供した。 猫の画像はこの実験の原文として使われた。 本稿では,対応する重畳状態を生成するために,新しい演算子を適用した。 これらの重ね合わせ状態はQPPを用いて暗号化され、重ね合わせ暗号状態を生成する。 量子チャネルがないため、送信を省略し、同じIBM量子システム上で復号処理を実行した。 量子チャネルが存在する場合、重畳暗号状態は量子ビットとして送信され、異なる量子システム上で直接復号化される。 我々はセキュリティについて簡単な議論をするが、論文は実装に焦点をあてている。 以前は、古典的および量子コンピュータの両方でQPPを動作させており、古典的および量子システム間のセキュリティギャップを埋める興味深い機会を提供している。 この研究は、基底状態と重ね合わせ状態の暗号化に対するQPPの適用性を広げる。

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