論文の概要: Quantum Entanglement and Measurement Noise: A Novel Approach to Satellite Node Authentication

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.06319v1
• Date: Fri, 10 Jan 2025 19:43:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-14 14:26:20.044909
• Title: Quantum Entanglement and Measurement Noise: A Novel Approach to Satellite Node Authentication
• Title（参考訳）: 量子エンタングルメントと計測ノイズ:衛星ノード認証への新しいアプローチ
• Authors: Pooria Madani, Carolyn McGregor,
• Abstract要約: 本稿では,量子絡みと計測ノイズプロファイルに基づく新しい衛星ノード認証方式を提案する。 提案手法は、各衛星の量子光通信システムで現れる独特のノイズ特性を活用して、特異な「量子ノイズ指紋」を作成する。 この指紋は衛星コンステレーション内のノード認証に使われ、従来の暗号方式に代わる量子セーフな代替手段を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9208007322096533
• License:
• Abstract: In this paper, we introduce a novel authentication scheme for satellite nodes based on quantum entanglement and measurement noise profiles. Our approach leverages the unique noise characteristics exhibited by each satellite's quantum optical communication system to create a distinctive "quantum noise fingerprint." This fingerprint is used for node authentication within a satellite constellation, offering a quantum-safe alternative to traditional cryptographic methods. The proposed scheme consists of a training phase, where each satellite engages in a training exercise with its neighbors to compile noise profiles, and an online authentication phase, where these profiles are used for real-time authentication. Our method addresses the inherent challenges of implementing cryptographic-based schemes in space, such as key management and distribution, by exploiting the fundamental properties of quantum mechanics and the unavoidable imperfections in quantum systems. This approach enhances the security and reliability of satellite communication networks, providing a robust solution to the authentication challenges in satellite constellations. We validated and tested several hypotheses for this approach using IBM System One quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子エンタングルメントと計測ノイズプロファイルに基づく衛星ノードの新たな認証方式を提案する。 提案手法は、各衛星の量子光学通信システムで示される独特のノイズ特性を利用して、特異な「量子ノイズ指紋」を作成する。 この指紋は衛星コンステレーション内のノード認証に使われ、従来の暗号方式に代わる量子セーフな代替手段を提供する。 提案手法は,各衛星が周囲の衛星とトレーニング演習を行い,ノイズプロファイルをコンパイルする訓練フェーズと,これらのプロファイルをリアルタイム認証に使用するオンライン認証フェーズとから構成される。 本手法は,量子力学の基本的性質と量子システムにおける避けられない不完全性を活用することにより,鍵管理や分散といった空間における暗号ベースのスキームの実装の課題に対処する。 このアプローチは衛星通信ネットワークのセキュリティと信頼性を高め、衛星コンステレーションの認証課題に対する堅牢な解決策を提供する。 我々は、IBM System One量子コンピュータを用いてこのアプローチのいくつかの仮説を検証、検証した。

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