Nowy proponowany protokół mający na celu zwiększenie prywatności w sieciach kwantowych czujników

15 lutego 2025 funkcja

Ten artykuł został zrecenzowany zgodnie z procesem redakcyjnym i politykami Science X. Redaktorzy podkreślili następujące cechy, dbając o wiarygodność treści:

• sprawdzono fakty
• publikacja z recenzjami
• zaufane źródło
• skorygowano błędy

Autor: Ingrid Fadelli , Phys.org

Urządzenia wykorzystujące efekty mechaniki kwantowej, szeroko określane jako technologie kwantowe, mogą pomóc w rozwiązywaniu pewnych problemów realnego świata szybciej i efektywniej. W ostatnich latach fizycy i inżynierowie wprowadzili różne obiecujące technologie kwantowe, w tym tzw. sensory kwantowe.

Sieci sensorów kwantowych w teorii mogą być wykorzystane do pomiaru określonych parametrów z niezwykłą precyzją. Te sieci wykorzystują zjawisko kwantowe znane jako splątanie, które polega na trwałym połączeniu między cząstkami, co pozwala im natychmiastowo dzielić się informacjami między sobą, nawet na odległość.

Pomimo tego, że sieci sensorów kwantowych (QSN) mogą mieć różne korzystne zastosowania w świecie rzeczywistym, ich efektywne wdrożenie zależy również od zdolności zapewnienia, że udostępniane między sensorami informacje pozostają prywatne i nie są dostępne dla złośliwych osób trzecich.

W artykule opublikowanym w Physical Review Letters, naukowcy z Uniwersytetu Sorbony wprowadzili nowy protokół, który może pomóc w zwiększeniu prywatności informacji dzielonych między połączonymi sieciami sensorów kwantowych.

'Sieciowe odczuwanie stanowi obiecującą ścieżkę badawczą w szerszym obszarze sensorów kwantowych,' powiedział Phys.org Majid Hasani, pierwszy autor artykułu. 'Biorąc pod uwagę nieuniknioną obecność złośliwych przeciwników, którzy przechwytują kanały kwantowe, aby zdobyć pewne informacje, postanowiliśmy opracować protokół prywatny, dzięki któremu można oszacować nieznane parametry bez żadnego wycieku informacji.'

Nowy protokół opracowany przez Hasaniego i jego kolegów opiera się na ugruntowanym narzędziu matematycznym znanym jako macierz informacji Fishera kwantowej (QFIM). Ta macierz w zasadzie mierzy precyzję oszacowań parametrów związanych z urządzeniami lub procesami pomiarowymi kwantowymi.

'QFIM to dobrze znana wartość w dziedzinie metrologii i odczuwania kwantowego, która mierzy maksymalną ilość wyciągalnych informacji na temat znanych parametrów w związku z wszystkimi możliwymi pomiarami oraz określa dolne ograniczenie na precyzję oszacowania,' wyjaśnił Hasani.

'Właściwości matematyczne tej macierzy, takie jak relacja ciągłości między jej wpisami, umożliwiły nam skonstruowanie protokołu prywatnego.'

W zasadzie proponowany protokół Hasaniego i jego kolegów polega na manipulowaniu QFIM, aby zidentyfikować stan kwantowy w sieci sensorów kwantowych, który maksymalizuje prywatność. W swoim artykule wprowadzili także pojęcie kwaziprywatności (𝜀-prywatności), które mierzy, jak blisko stan kwantowy jest zapewnienia 'doskonałej prywatności.'

Aby zobrazować potencjał swojego protokołu, badacze podali przykład, jak mógłby być zastosowany do sieci sensorów kwantowych. W przedstawionym przykładzie sieć sensorów kwantowych szacowała szczególnie średnią wartość nieznanych parametrów, a zespół pokazał, jak ich protokół mógłby zwiększyć prywatność.

'Zaprezentowana metoda dostarcza systematyczny sposób na skonstruowanie protokołu z możliwością wydobycia informacji z sieci,' powiedział Hasani. 'Ta możliwość regulacji pozwala nam kontrolować wyciek informacji i w ten sposób chronić nasze dane przed złośliwymi przeciwnikami.'

Na razie nowo zaproponowany protokół prywatności został jedynie udowodniony teoretycznie, ale Hasani i jego koledzy wkrótce mają nadzieję na jego zaimplementowanie i przetestowanie w ustawieniu eksperymentalnym. W przyszłości ich wysiłki mogą przyczynić się do realizacji bezpiecznych sensorów kwantowych i komunikatów.

Więcej informacji: Majid Hassani i in., Prywatność w sieciach sensorów kwantowych, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.030802. Na arXivie: DOI: 10.48550/arxiv.2408.01711

Informacje o czasopiśmie: Physical Review Letters , arXiv

© 2025 Science X Network