論文の概要: Hybrid Authentication Protocols for Advanced Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11552v1
• Date: Tue, 15 Apr 2025 18:51:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-17 14:39:14.927686
• Title: Hybrid Authentication Protocols for Advanced Quantum Networks
• Title（参考訳）: 高度な量子ネットワークのためのハイブリッド認証プロトコル
• Authors: Suchetana Goswami, Mina Doosti, Elham Kashefi,
• Abstract要約: 本稿では,ハードウェアの仮定,特にPhysical Unclonable Function (PUF) と,局所的不特定性などの非局所状態の量子特性を組み合わせて,絡み合いベースのプロトコルにおける証明可能なセキュリティを実現する新しい認証手法を提案する。 これらのプロトコルは、様々なプラットフォーム、特にフォトニクスベースの実装に適合し、量子通信ネットワークにおける長年にわたる認証の課題に対して、実用的で柔軟なソリューションを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6827423171182154
• License:
• Abstract: Authentication is a fundamental building block of secure quantum networks, essential for quantum cryptographic protocols and often debated as a key limitation of quantum key distribution (QKD) in security standards. Most quantum-safe authentication schemes rely on small pre-shared keys or post-quantum computational assumptions. In this work, we introduce a new authentication approach that combines hardware assumptions, particularly Physical Unclonable Functions (PUFs), along with fundamental quantum properties of non-local states, such as local indistinguishability, to achieve provable security in entanglement-based protocols. We propose two protocols for different scenarios in entanglement-enabled quantum networks. The first protocol, referred to as the offline protocol, requires pre-distributed entangled states but no quantum communication during the authentication phase. It enables a server to authenticate clients at any time with only minimal classical communication. The second, an online protocol, requires quantum communication but only necessitates entangled state generation on the prover side. For this, we introduce a novel hardware module, the Hybrid Entangled PUF (HEPUF). Both protocols use weakly secure, off-the-shelf classical PUFs as their hardware module, yet we prove that quantum properties such as local indistinguishability enable exponential security for authentication, even in a single round. We provide full security analysis for both protocols and establish them as the first entanglement-based extension of hardware-based quantum authentication. These protocols are suitable for implementation across various platforms, particularly photonics-based ones, and offer a practical and flexible solution to the long-standing challenge of authentication in quantum communication networks.
• Abstract（参考訳）: 認証はセキュアな量子ネットワークの基本的な構成要素であり、量子暗号プロトコルに必須であり、しばしばセキュリティ標準における量子鍵分布(QKD)の鍵制限として議論される。 ほとんどの量子セーフ認証方式は、小さな鍵や量子後計算の仮定に依存している。 本研究では,ハードウェアの仮定,特にPhysical Unclonable Functions(PUF)と,局所的不特定性などの非局所状態の基本量子特性を組み合わせて,絡み合いベースのプロトコルにおける証明可能なセキュリティを実現する新しい認証手法を提案する。 エンタングルメント可能な量子ネットワークにおける異なるシナリオに対する2つのプロトコルを提案する。 オフラインプロトコルと呼ばれる最初のプロトコルは、事前に分散された絡み合った状態を必要とするが、認証フェーズの間は量子通信は不要である。 サーバは、最小限の古典的な通信だけで、いつでもクライアントを認証できる。 2つめはオンラインプロトコルであり、量子通信を必要とするが、証明側で絡み合った状態を生成する必要がある。 そこで我々は,新しいハードウェアモジュールであるHybrid Entangled PUF(HEPUF)を紹介する。 どちらのプロトコルも、ハードウェアモジュールとして、厳格にセキュアで既製の古典的なPUFを使用しているが、局所的不特定性などの量子特性が、単一ラウンドであっても、認証の指数的セキュリティを可能にすることを証明している。 両プロトコルの完全なセキュリティ解析を行い、ハードウェアベースの量子認証の最初の絡み合いに基づく拡張として確立する。 これらのプロトコルは、様々なプラットフォーム、特にフォトニクスベースの実装に適合し、量子通信ネットワークにおける長年にわたる認証の課題に対して、実用的で柔軟なソリューションを提供する。

関連論文リスト

• Towards efficient and secure quantum-classical communication networks [47.27205216718476]
  量子鍵分散(QKD)とポスト量子暗号(PQC)の2つの主要なアプローチがある。 これらのプロトコルの長所と短所を紹介し、それらを組み合わせて、より高いレベルのセキュリティと/またはキー配布の性能向上を実現する方法について検討する。 我々は,量子古典通信ネットワークのためのハイブリッド暗号プロトコルの設計について,さらなる研究を希望する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-01T23:36:19Z)
• Simulations of distributed-phase-reference quantum key distribution protocols [0.1398098625978622]
  量子鍵配布プロトコルは、量子力学の法則によって保証されるセキュリティを持つ2人のユーザー間で秘密鍵を提供する。 我々は、これらのデバイスの実装を特徴付けるために、Interconnectプラットフォーム上でシミュレーションを行う。 本報告では, 盗難防止, バックフラッシュ攻撃, トロイの木馬攻撃, ディテクターブラディング攻撃など, デバイス不完全性を利用したいくつかの可能性について, 簡単な説明とシミュレーションを行った。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-13T13:19:04Z)
• Guarantees on the structure of experimental quantum networks [105.13377158844727]
  量子ネットワークは、セキュアな通信、ネットワーク量子コンピューティング、分散センシングのためのマルチパーティ量子リソースと多数のノードを接続し、供給する。 これらのネットワークのサイズが大きくなるにつれて、認証ツールはそれらの特性に関する質問に答える必要がある。 本稿では,ある量子ネットワークにおいて特定の相関が生成できないことを保証するための一般的な方法を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-04T19:00:00Z)
• The Evolution of Quantum Secure Direct Communication: On the Road to the Qinternet [49.8449750761258]
  量子セキュア直接通信(QSDC)は、確実に安全であり、量子コンピューティングの脅威を克服する。 関連するポイントツーポイント通信プロトコルについて詳述し、情報の保護と送信方法を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-23T12:40:47Z)
• Hierarchical certification of nonclassical network correlations [50.32788626697182]
  ネットワークに対して線形および非線形ベル様の不等式を導出する。 我々はこの仮定を挿入し、その結果が実験で証明できる結果に繋がる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-27T18:00:01Z)
• Practical quantum secure direct communication with squeezed states [55.41644538483948]
  CV-QSDCシステムの最初の実験実験を行い,その安全性について報告する。 この実現は、将来的な脅威のない量子大都市圏ネットワークへの道を歩み、既存の高度な波長分割多重化(WDM)システムと互換性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-25T19:23:42Z)
• Experimental quantum secret sharing based on phase encoding of coherent states [17.01107355316032]
  本稿では,三者間でのコヒーレントな状態の簡単な位相符号化による量子秘密共有プロトコルを提案する。 提案方式は,35dBチャネル損失で85.3bpsのキーレートを実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-03-26T04:35:07Z)
• Conference key agreement in a quantum network [67.410870290301]
  量子会議鍵契約(QCKA)により、複数のユーザが共有マルチパーティの絡み合った状態からセキュアなキーを確立することができる。 N-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状態の単一コピーを用いて、セキュアなN-user会議鍵ビットを消去して、このプロトコルを効率的に実装することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-04T18:00:07Z)
• Authenticated Multiparty Quantum Key Agreement for Optical-Ring Quantum Communication Networks [7.753213765615376]
  鍵約定プロトコルにおいて、攻撃者は、法的ユーザを偽装して交渉プロセスに参加させ、容易に合意約定鍵を盗み取ることができる。 これはほとんどの量子鍵合意プロトコルでは見過ごされがちであり、実際的な実装では安全ではない。 この問題を考慮し、提案プロトコルには、ユーザのアイデンティティを認証する機能が追加されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-15T07:16:09Z)
• Remote quantum-safe authentication of entities with physical unclonable functions [0.0]
  本稿では,実際にリモートエンティティ認証に有用なエンティティ認証プロトコルが提供しなければならない要件について論じる。 本稿では,遠隔操作が可能なプロトコルを提案し,古典的・量子的両敵に対するセキュリティを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-01T15:03:23Z)
• Client-Server Identification Protocols with Quantum PUF [1.4174475093445233]
  本稿では,新たなハードウェアセキュリティソリューションである量子物理不包含関数(qPUF)に基づく2つの識別プロトコルを提案する。 第1のプロトコルでは、低リソースのパーティがそのアイデンティティを高リソースのパーティに証明することができ、第2のプロトコルでは、その逆である。 特定の攻撃群に対するセキュリティに依存した、量子読み取りPUFに基づく既存の識別プロトコルとは異なり、我々のプロトコルは、リソース効率の高い相手を持つ量子多項式時間に対して、証明可能な指数的セキュリティを提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-08T12:35:09Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。