Інформаційна та математична модель процесів контролю стану квантового каналу зв’язку
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2024.3.151-160Ключові слова:
математична модель, криптографія, квант, нейронна мережа, захист інформації, підтримка рішень, інформаційна модельАнотація
Найбільш захищеними і стійкими системами зв'язку на сьогоднішній день є квантові канали передачі і обробки інформації. Завдяки унікальним властивостям фотонів як інформаційних елементів стає можливим відстежувати і аналізувати стан інформаційних потоків в каналах зв'язку або передачі інформації. Такі фізичні атрибути, як спін, поляризація, частота випромінювання, синхронізація фаз та ефект квантової заплутаності, можна відслідковувати та інтерпретувати в онлайн режимі, щоб покращити якість та достовірність інформації в комп'ютерних системах. Для того щоб ефективно застосовувати інформацію в системах супроводження або підтримки рішень, необхідно ретельно формалізувати процеси та показники квантових систем створення обробки та передачі інформації, для чого слід створити інформаційні та математичні моделі, що описують стан квантового каналу зв'язку (ККЗ).
Інформаційна модель повинна дозволити згортку інформаційного простору. Математична модель повинна підтвердити процеси відстеження станів квантової інформації та надати опис фазового стану індикаторів квантового середовища. Замкнена система в просторі з усталеними причинно-наслідковими зв'язками рівнозначна системі чіткої логіки.
Автори узагальнюють досвід розробки і впровадження методу імітаційного динамічного моделювання подій в абстрактному каналі зв’язку, що дозволяє формалізувати та класифікувати причинно-наслідкові зв'язки квантових носіїв в аналізованих каналах. Для організації СППР в квантово-механічних системах передачі інформації пропонується використовувати уніфіковану нейронну мережу. Така мережа могла б забезпечити автоматичний інтелектуальний режим аналізу стану системи. Такий аналіз дає можливість класифікації сукупностей поточних параметрів системи до рівня діагностики стану інформаційних потоків і висновків на основі такої діагностики з підтримкою прийняття рішення про якість та надійність переданої інформації. Така система, працюючи в OLAP (Online analytical processing) режимі, могла б автоматично забезпечити управління процесом генерації та передачі інформації, реагуючи без втручання людини на виникаючі критичні помилки або спроби несанкціонованого злому системи. Ефект спостерігача призводить до того, що спроба вимірювання стану фотона неминуче викликає практично миттєву зміну цього стану. Спроба розпаралелювання фотона має ті ж наслідки. Це не може бути непомітним при подальшому санкціонованому прийманні інформації. Канал квантового зв’язку (ККЗ), що аналізується, складається з множини технологічних елементів, розподілених в просторі. Канал працює у власному часі, що формується тактовими імпульсами та створює потік інформації.
Посилання
Huang, D., Chen, Z., Guo, Y., & Lee, M. (2007). Quantum Secure Direct Communication Based on Chaos with Authentication. Journal of the Physical Society of Japan, 76(12), 124001.
TLS (Channel SSP) changes in Windows 10 and Windows Server. (2018). Microsoft. Docs. Retrieved May 09, 2020 from https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/security/tls/tls-schannel-ssp-changes-in-windows-10-and-windowsserver
Valiev, K.A., & Kokin, A.A. (2004). Kvantovie kompyuteri: nadezhdi i realnost [Quantum Computers: Hopes and Reality] (2nd ed.). Moscow: IKI [in Russian]. 4. Hiai, F. & Petz, D. (1991). The proper formula for relative entropy and its asymptotics in quantum probability. Commun. Math. Phys. 143, 99.
А Quantum information processing and quantum error correction: An engineering approach. (2012). Elsevier. Retrieved from https://doi.org/10.1016/c2010-0-66917-3 6. Information and Computation: Classical and Quantum Aspects. (2001). Reviews of Modern Physics to apperar. Retrieved from https://arxiv.org/pdf/quant-ph/0112105 7. Shifrin, T., & Adams, M. (n.d.). Linear Algebra and Geometry. W. H. Freeman. 8. von Neumann, J. (1955). Mathematical Foundations of Quantum Mechanics (1st Edition). Princeton University Press.
Nielsen, M., & Chuang, I. (2011). Quantum Computation and Quantum Information (10th Anniversary Edition). Cambridge University Press.
Faddeev, L.D., & I︠
A︡kubovskiĭ, O.A. (2009). Lectures on Quantum Mechanics for Mathematics Students. American Mathematical Soc.
Sands, M., & Feynman R.P. (2011). The Feynman Lectures on Physics, Vol. III. Basic Books; New Millennium ed. edition.
Khatri, S., & Wilde, M. M. (2020). Principles of Quantum Communication Theory: A Modern Approach. arXiv:2011.04672.
Giroti, I., & Malhotra, M. (2022). Quantum Cryptography: A Pathway to Secure Communication. In 6th International Conference on Computation System and Information Technology for Sustainable Solutions (CSITSS) (2022, №6, p. 279).
Regula, B., Lami, L., & Wilde, M.M. (2022). Postselected quantum hypothesis testing. arXiv:2209.10550.
Bierbrauer, J. (2016). Introduction to Coding Theory (2nd Edition). New York.
Lami, L. & Shirokov, M.E. (2021). Attainability and lower semi-continuity of the relative entropy of entanglement, and variations on the theme. arXiv:2105.08091.
Watrous, J. (n.d.). The theory of quantum information. Retrieved from http://cs.uwaterloo.ca/~watrous/TQI/TQI.pdf
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 В.Л. Зінченко, В.О. Лифар
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
