|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Системы квантовой криптографии и компьютерные модели много-кубитных квантовых процессовНИР
Quantum cryptography systems and computer models of multi-qubit quantum processes
- Руководитель НИР: Ожигов Ю.И.
- Ответственные исполнители: Кронберг Д.А., Кулагин А.В., Сковорода Н.А.
- Участники НИР: Сковорода Н.А., Чернявский А.Ю., молотков с.н.
- Подразделение: Кафедра суперкомпьютеров и квантовой информатики
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2020 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 6.4.16
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116030250100-7
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Информационные технологии, компьютерные сети, распределенные вычисления и защита информации
- Приоритеты и перспективы НТР Российской Федерации согласно Стратегии НТР РФ: переход к передовым цифровым, интеллектуальным технологиям
- ПН России: Индустрия наносистем
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
- Критическая технология России: Компьютерное моделирование наноматериалов, наноустройств и нанотехнологий
-
Рубрики ГРНТИ:
- 27.43.15 Теория вероятностей и случайные процессы
- 27.43.51 Применение теоретико-вероятностных и статистических методов
- Классификатор OECD: Информатика – приложения
-
Ключевые слова:
квантовый компьютер, модель джейнса-каммингса, декогерентность
quantum computer, jaynes-cummings model, decoherence -
Описание:
Главная цель исследований: нахождение новых приложений квантовой информатики в информационной защите, нано- и био- технологиях. Направления исследований: 1). Обнаружение новых видов атак на квантовые криптографические каналы, в частности, атак с квантовой памятью, и построение усовершенствованных квантовых криптографических протоколов, устойчивых к данным видам атак. 2). Развитие методов компьютерного моделирования систем с переменным числом кубитов, моделирующих квантовую динамику многоуровневых систем и света.
-
Abstract:
The main aim of investigations: to find new applications of quantum informatics in the information security, nano- and bio- technologies. the direction of explorations: 1) Finding new types of attack to quantum cryptographic channels, in particular, the attacks with quantum memory, and creation of the modernized quantum cryptographic protocols resistant to these attacks. 2) Development of the method of computer simulation of systems with unstable number of qubits that models quantum dynamics of many level systems and light.
-
Планируемые результаты:
Планируются следующие результаты. 1) Построение новых квантовых криптографических протоколов с фазово-временным кодированием, с доказуемой секретностью по отношению к перечисленным видам атак. 2) Построение вычислительной модели КЭД в конечномерном пространстве, позволяющей применять средства распараллеливания и годной к использованию суперкомпьютерных технологий.
-
Научный задел:
Доказаны теоремы о секретности при определенных уровнях шумов, построены протоколы релятивистской квантовой криптографии. Выяснена структура темных состояний в модели Тависа-Каммингса в RWA приближении.
-
Основные результаты:
Доказательство абсолютной секретности используемых квантовых протоколов с фазово- временным кодированием. Выяснение структуры стационарных состояний поля и вещества в конечномерных моделях КЭД (для оптических резонаторов).
- Добавил в систему: Врагова Елена Юрьевна
Соисполнители НИР
| МГУ имени М.В. Ломоносова | Координатор |
Источник финансирования НИР
| госбюджет, раздел 0706 (для тем по госзаданию) |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Системы квантовой криптографии и компьютерные модели много-кубитных квантовых процессов |
| Результаты этапа: Построена схема квантовой криптографии с фазово-временным кодированием, устойчивая к известным типам атак. Проведено сравнение данной схемы с имеющимися аналогами и оценена ее сложность. Разработаны две компьютерные программы для моделирования квантовой динамики состояний ансамблей двух-уровневых атомов в резонаторе Фабри-Перо в присутствии дефазирующих шумов с учетом утечки фотонов сквозь стенки полости. Разработан теоретический метод анализа темных и почти темных состояний атомных ансамблей в оптических резонаторах, в частности, рассчитана размерность темного подпространства. Предложен метод получения темных состояний двух-атомных ансамблей, основанный на эффекте Штарка-Зеемана и оценен численно выход темных состояний для данного метода. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Системы квантовой криптографии и компьютерные модели много-кубитных квантовых процессов |
| Результаты этапа: Построен комплекс программ на языке Python и Mathematica для исследования конечномерных моделей КЭД, с помощью которого исследованы следующие квантовые эффекты в одной оптической полости в рамках модели Тависа-Каммингса: DAT (dephasing assisted transport), квантовое "бутылочное горлышко", темные состояния. Комплекс включает методы распараллеливания для суперкомпьютерной реализации, которая осуществлена для отдельных задач (бинарные системы из 15 на 15 двух-уровневых атомов с разными силами взаимодействия с полем). Комплекс включает также возможность исследования декогерентности (неидеальности полости) и дефазировки (воздействие тепловых шумов); его возможности подтверждены численными экспериментами. По их результатам опубликованы 3 статьи, 2 сданы в печать. Сделаны 3 доклада на международных конференциях: пленарный и обычный на конференции Quantum Physics 2017 (Берлин), и один пленарный на International Conference on Quantum Optics and Quantum Information (IQCOQI-2107, Минск). Получены новые результаты по квантовым криптографическим протоколам с фазово-временным кодированием и устойчивости к коллективным атакам в присутствии шума, опубликована 1 работа и сделан доклад на конференции. | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Системы квантовой криптографии и компьютерные модели много-кубитных квантовых процессов |
| Результаты этапа: Выяснена структура темных состояний ансамблей двух-уровневых атомов в оптической одномодовой полости, и рассчитана размерность пространства темных состояний. Построены компьютерные и суперкомпьютерные программы моделирования динамики света и вещества в рамках схемы Тависа-Каммингса-Хаббарда. | ||
| 4 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Системы квантовой криптографии и компьютерные модели много-кубитных квантовых процессов |
| Результаты этапа: 1. Построена схема компьютерного моделирования систем трех-уровневых зарядов и поля, состоящего из 3 мод в условиях декогерентности. 2. Численно проверена и подтверждена гипотеза о явном виде темных состояний трех-уровневых атомов, взаимодействующих с трех-модовым полем в RWA приближении. 3. Точно описан с помощью компьютерного моделирования эффект quantum bottleneck в RWA приближении. 4. Предложен метод получения темных состояний много-уровневых атомов методом оптического отбора. | ||
| 5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Системы квантовой криптографии и компьютерные модели много-кубитных квантовых процессов |
| Результаты этапа: Дан полный анализ структуры темного подпространства в модели Тависа-Камингса. Предложен метод получения темных состояний систем многоуровневых атомов методом оптического отбора. Предложена и рассчитана схема гейта coCSign на асинхронных атомных возбуждениях в оптических полостях, с одно вспомогательной полостью. Дан пример распределенного вычисления с односторонним упарвлением, качество которого можно существенно улучшить, вводя бифотонное управление вместо классического. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".