論文の概要: Quantum Skyshield: Quantum Key Distribution and Post-Quantum Authentication for Low-Altitude Wireless Networks in Adverse Skies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14822v1
- Date: Sun, 20 Jul 2025 04:43:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-22 20:51:32.07484
- Title: Quantum Skyshield: Quantum Key Distribution and Post-Quantum Authentication for Low-Altitude Wireless Networks in Adverse Skies
- Title（参考訳）: 量子スカイシールド:逆スキーにおける低高度無線ネットワークにおける量子鍵分布とポスト量子認証
- Authors: Zeeshan Kaleem, Misha Urooj Khan, Ahmad Suleman, Waqas Khalid, Kai-Kit Wong, Chau Yuen,
- Abstract要約: 低高度無線ネットワーク(LAWN)は、低高度経済を支える重要なバックボーンとして登場した。
データ要求の増加に対応するため、一部のLAWNデプロイメントには、例外的な帯域幅とビーム指向性を提供する自由空間光学(FSO)リンクが組み込まれている。
基地局(BTS)とLAWN間の信頼性の高い通信を実現するために,量子スカイシールドを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 36.14072181405793
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recently, low-altitude wireless networks (LAWNs) have emerged as a critical backbone for supporting the low-altitude economy, particularly with the densification of unmanned aerial vehicles (UAVs) and high-altitude platforms (HAPs). To meet growing data demands, some LAWN deployments incorporate free-space optical (FSO) links, which offer exceptional bandwidth and beam directivity. However, without strong security measures in place, both conventional radio frequency channels and FSO beams remain vulnerable to interception and spoofing and FSO in particular can suffer from turbulence, misalignment, and weather-related attenuation. To address these challenges in the quantum era, a quantum-secure architecture called Quantum Skyshield is proposed to enable reliable communication between the base transceiver station (BTS) and LAWN. The proposed design integrates BB84 quantum key distribution (QKD) with post-quantum authentication mechanisms. Simulation results confirm the reliable generation of a 128-bit symmetric key when the quantum bit error rate (QBER) remains below the threshold of 11%. Authentication is enforced using Lamport one-time signatures and hash-based message authentication codes (HMAC) to ensure message integrity. A Grover-inspired threat detection mechanism identifies anomalies with up to 89% probability in a single iteration, enabling real-time trust evaluation. Lastly, future research challenges have also been identified and discussed to guide further development in this area.
- Abstract（参考訳）: 近年、無人航空機(UAV)や高高度プラットフォーム(HAP)の強化に伴い、低高度無線ネットワーク(LAWN)が低高度経済を支える重要なバックボーンとして出現している。
データ要求の増加に対応するため、一部のLAWNデプロイメントには、例外的な帯域幅とビーム指向性を提供する自由空間光学(FSO)リンクが組み込まれている。
しかし、強力なセキュリティ対策がなければ、従来の無線周波数チャネルとFSOビームはインターセプションやスプーフィングに弱いままであり、特にFSOは乱気流や悪天候、気象関連の減衰に悩まされる可能性がある。
量子時代のこれらの課題に対処するため、量子スカイシールド(Quantum Skyshield)と呼ばれる量子セキュアアーキテクチャを提案し、ベーストランシーバステーション(BTS)とLAWNの信頼性の高い通信を可能にした。
提案設計では、BB84量子鍵分布(QKD)と後量子認証機構を統合する。
シミュレーションの結果、量子ビット誤り率(QBER)が11%以下である場合、128ビット対称鍵の信頼性が確認された。
認証はLamportのワンタイム署名とハッシュベースのメッセージ認証コード(HMAC)を使用して実施され、メッセージの整合性を保証する。
Groverにインスパイアされた脅威検出メカニズムは、1回のイテレーションで最大89%の確率で異常を検知し、リアルタイムの信頼評価を可能にする。
最後に、今後の研究課題も特定され、この分野のさらなる発展を導くために議論されている。
関連論文リスト
- Long-distance free-space quantum key distribution with continuous variables [7.304370674075303]
連続可変量子キー分散(CVQKD)により、リモートユーザは、高レートで無条件でセキュアな秘密鍵を共有できる。
CVQKD実験は、屋内または短い屋外距離でしか実証されていない。
7kmの内陸と9.6kmの海洋大気圏で、初めて長距離自由空間量子鍵分布を実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-29T07:21:24Z) - Public-Key Quantum Authentication and Digital Signature Schemes Based on the QMA-Complete Problem [0.0]
本稿では,局所密度行列の整合性の量子メルリンアーサー(QMA)完全性に基づく量子認証およびデジタル署名プロトコルを提案する。
我々は厳密なセキュリティ分析を行い、量子敵による適応的選択メッセージ攻撃に対するスキームの偽造性を証明する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-20T10:56:50Z) - Device-Independent Quantum Key Distribution: Protocols, Quantum Games, and Security [0.0]
量子鍵分布(Quantum Key Distribution, QKD)は、量子力学の法則に基づいて、確実にセキュアな通信を可能にする。
理論上のセキュリティ保証にもかかわらず、実用的なQKDシステムは、サイドチャネル攻撃や検出器の抜け穴を含む深刻な攻撃に対して脆弱である。
デバイス独立量子鍵分布(DIQKD)は、観測された非局所相関のみに依存することにより、これらの制限を克服する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-05-20T11:52:21Z) - Security Enhancement of Quantum Communication in Space-Air-Ground Integrated Networks [7.404591865944407]
量子テレポーテーションは量子チャネルを通して量子状態の伝送を実現する。
本稿では,古典チャネルと量子チャネルの両方のエラーがあっても,セキュアな情報伝送を実現する実用的なソリューションを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-22T14:27:21Z) - Unveiling Hidden Vulnerabilities in Quantum Systems by Expanding Attack Vectors through Heisenberg's Uncertainty Principle [0.0]
本研究は量子鍵分布(QKD)プロトコルにおける新たな脆弱性を明らかにする。
新たに同定された脆弱性は、ベル不等式(BIs)と隠れ変数理論(HVTs)の間の複雑な相互作用から生じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-27T06:18:36Z) - Overcoming Noise Limitations in QKD with Quantum Privacy Amplification [0.0]
分散絡み合いの質を向上させることにより、QPAがQKDで達成可能なセキュアな鍵レートを向上できることを実験的に示す。
QPAは従来キー生成を妨げていたノイズレベルにおいてキー生成を可能にする。
結果は、量子プロセッサをリンクするグローバル量子ネットワークの実装と、将来的なデータセキュリティの確保に最重要である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-08T14:07:36Z) - GQHAN: A Grover-inspired Quantum Hard Attention Network [53.96779043113156]
GQHAM(Grover-inspired Quantum Hard Attention Mechanism)を提案する。
GQHANは、既存の量子ソフト自己保持機構の有効性を超越して、非微分可能性ハードルをかなり上回っている。
GQHANの提案は、将来の量子コンピュータが大規模データを処理する基盤を築き、量子コンピュータビジョンの開発を促進するものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-25T11:11:16Z) - Reconfigurable Intelligent Surface (RIS)-Assisted Entanglement
Distribution in FSO Quantum Networks [62.87033427172205]
自由空間光(FSO)量子チャネルに依存する量子ネットワーク(QN)は、光ファイバー基盤の確立が困難でコストがかかる環境における量子アプリケーションをサポートすることができる。
エンタングルメント分布のための仮想視線を提供する費用効率の高いフレームワークとして,再構成可能なインテリジェントサーフェス(RIS)を用いたFSOベースのQNを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-19T17:16:40Z) - 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) - Eavesdropper localization for quantum and classical channels via
nonlinear scattering [58.720142291102135]
量子鍵分布(QKD)は物理学の法則に基づく理論的セキュリティを提供する。
本稿では,古典的チャネルだけでなく,量子的チャネルにも応用可能なeavesdropper位置に関する新しいアプローチを提案する。
提案手法は, 標準光ファイバ内部のcm精度で1%のエバネッセントアウトカップリングを局在させる作業において, 従来のOTDRよりも優れていることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-25T21:06:27Z) - Path-encoded high-dimensional quantum communication over a 2 km
multicore fiber [50.591267188664666]
パス符号化された高次元量子状態の2km長のマルチコアファイバ上での信頼性伝送を実証する。
安定した干渉検出が保証され、低いエラー率と秘密鍵レートの6.3Mbit/sの生成が可能になる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-10T11:02:45Z)
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。