Quantum encryption of superposition states with quantum permutation pad in IBM quantum computers
Notice bibliographique
Résumé
Abstract We present an implementation of Kuang and Bettenburg’s Quantum Permutation Pad (QPP) used to encrypt superposition states. The project was conducted on currently available IBM quantum systems using the Qiskit development kit. This work extends previously reported implementation of QPP used to encrypt basis states and demonstrates that application of the QPP scheme is not limited to the encryption of basis states. For this implementation, a pad of 56 2-qubit Permutation matrices was used, providing 256 bits of entropy for the QPP algorithm. An image of a cat was used as the plaintext for this experiment. The plaintext was randomized using a classical XOR function prior to the state preparation procedure. To create corresponding superposition states, we applied a novel operator defined in this paper. These superposition states were then encrypted using QPP, with 2-qubit Permutation Operators, producing superposition ciphertext states. Due to the lack of a quantum channel, we omitted the transmission and executed the decryption procedure on the same IBM quantum system. If a quantum channel existed, the superposition ciphertext states could be transmitted as qubits, and be directly decrypted on a different quantum system. We provide a brief discussion of the security, although the focus of the paper remains on the implementation. Previously we have demonstrated QPP operating in both classical and quantum computers, offering an interesting opportunity to bridge the security gap between classical and quantum systems. This work broadens the applicability of QPP for the encryption of basis states as well as superposition states. We believe that quantum encryption schemes that are not limited to basis states will be integral to a secure quantum internet, to reduce vulnerabilities introduced by using two separate algorithms for secure communication between a quantum and a classical computer.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».