• Title/Summary/Keyword: Quantum Information Processing

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Comparisons of error rate according to eavesdropping rate and basis number in quantum key distribution protocols BB84 and B92 (양자 키 분배 프로토콜 BB84 와 B92 에서 도청률과 기저의 수에 따른 error rate 비교)

  • Lee, Sun-Ah;Moon, Bong-Kyo
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2020.11a
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    • pp.358-361
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    • 2020
  • 양자 암호통신에서는 키를 실시간으로 안전하게 분배하는 양자 키 분배방식이 핵심이다. 본 논문에서는 양자 키 분배 방식인 BB84 protocol 과 B92 protocol 을 python 으로 구현(이를 Lee's code 라 명명)한다. 기존에 존재하는 양자 simulator 와 LEE's code 를 이용해 error rate 의 차이를 두 가지 관점(기저에 따른 차이, 도청률에 따른 차이)에서 비교한다. 이를 바탕으로 어떤 protocol 이 도청자로부터 더 취약한지 알아본 결과, B92 protocol 의 QBER 이 항상 높으므로 도청자를 잡아내기는 쉽지만, 기저가 두 가지 밖에 없으므로 도청자의 공격에는 취약함을 알 수 있다.

Proposal of Bluetooth model with Post-Quantum Cryptography (양자 내성 암호를 적용한 블루투스 모델 제안)

  • Yang, Yu-Jin;Jang, Kyung-bae;Song, Gyeong-ju;Kim, Hyun-Ji;Oh, Yu-Jin;Seo, Hwa-Jeong
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2021.11a
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    • pp.236-239
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    • 2021
  • IoT 기기가 발전으로 블루투스 활용도와 보안에 대한 관심이 증가하면서, 블루투스와 관련된 취약점이 매년 발생하고 있다. 보안을 높이기 위하여 블루투스 4.2 버전부터 페어링 단계에서 타원곡선 디피-헬먼 키 교환을 적용하였지만 타원곡선 기반의 암호들은 양자컴퓨터의 발전과 Shor 알고리즘에 의해 더 이상 안전하다고 보기 어렵다. 본 논문에서는 양자 환경에서 발생할 법한 블루투스 관련 취약점을 미연에 방지하기 위하여 페어링 단계에 적용된 기존의 암호 대신 양자 내성 암호 NewHope를 적용한 블루투스 모델을 제안한다.

Prediction of the price of quantum-resistant cryptocurrency using recurrent neural network (순환 신경망을 활용한 양자 내성 암호화폐 가격 예측)

  • Kim, Hyun-Ji;Lim, Se-Jin;Kang, Yea-Jun;Kim, Won-Woong;Seo, Hwa-Jeong
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2021.11a
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    • pp.592-595
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    • 2021
  • 양자 알고리즘인 그루버나 쇼어 알고리즘에 의해 현존하는 암호 체계들이 무너질 수 있으며, 블록체인 네트워크를 기반으로 타원곡선 암호 및 타원곡선 전자서명을 사용하는 암호화폐의 안전성 또한 위협받고 있다. 따라서 암호화폐에도 양자 컴퓨터에 대한 대응책이 필요하다. 본 논문에서는 시계열 예측에 적합한 순환형 신경망을 활용하여 양자 저항성을 가지는 암호화폐들의 가격을 예측하고 분석한다. 데이터가 부족하였으나 학습 결과 0.005 이하의 손실을 달성하였으며, 최근 15일의 데이터를 통해 예측한 결과, 모두 소폭 상승할 것으로 나타났다. 향후에는 더 많은 데이터를 통해 더 정확한 예측이 가능한 신경망을 설계하고 다양한 양자 관련 이슈들을 참고하여 분석을 수행하고자 한다.

Implementation of quantum circuit optimization for SIMECK (SIMECK에 대한 양자회로 최적화 구현)

  • Song, Gyeong-Ju;Jang, Kyung-Bae;Sim, Min-Joo;Seo, Hwa-Jeong
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2022.11a
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    • pp.97-99
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    • 2022
  • 대규모 양자컴퓨터가 등장하면 기존 암호체계가 더 이상 안전하지 않을 것이라 예상한다. 양자 알고리즘인 Grover's brute-force 알고리즘은 대칭키 암호에 대한 attack을 가속화 시켜 보안강도를 감소시킨다. 따라서 양자컴퓨터의 가용 자원이 암호공격에 필요한 자원에 도달했을 때, 공격 대상 암호가 깨지는 시점으로 보고 있다. 많은 선행 연구들은 암호를 양자회로로 구현하여 공격에 필요한 자원을 추정하고 암호에 대한 양자 강도를 확인하였다. 본 논문에서는 이러한 연구동기로 ARX 구조의 SIMECK 경량암호에 대한 양자회로를 처음으로 제안한다. 우리는 SIMECK 양자회로에 대한 최적의 양자회로 구현을 제시하고 각 함수의 동작을 설명한다. 마지막으로 SIMECK 양자회로에 대한 양자자원을 추정하고 SIMON 양자회로와 비교하여 평가한다.

Research Trend about Quantum Circuit Implementation for AES S-Box (AES S-Box에 대한 양자 회로 구현 동향)

  • Jang, Kyung-Bae;Lim, Se-Jin;Lee, Min-Woo;Seo, Hwa-Jeong
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2022.11a
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    • pp.30-32
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    • 2022
  • 다가오는 양자 컴퓨터 시대에 대비하여, 양자 컴퓨터상에서의 암호 분석은 활발한 연구 분야 중 하나이다. 양자 알고리즘을 사용한 암호 분석 시, 대상 암호는 반드시 양자 회로로 구현되어 양자 컴퓨터상에서 동작될 수 있어야 한다. 이에 공개키 암호인 RSA, ECC의 핵심 연산 또는 다양한 대칭키 암호들에 대해 양자 회로로 최적화 구현하는 연구들이 발표되고 있다. AES는 고전 컴퓨터상에서 뿐만 아니라, 양자 컴퓨터상에서 활발한 최적화 구현 대상이다. AES의 양자 회로 구현 시, 가장 많은 양자 자원이 필요한 연산은 S-Box이다. 이에 본 논문에서는 다양한 AES 양자 구현에서의 다양한 S-Box 양자회로 구현에 대해 살펴보고 다양한 최적화 특징에 대해 살펴본다.

A Study on Efficient Hardware Design of Digital Signature Algorithm for Post-Quantum Cryptography SPHINCS+ (PQC SPHINCS+ 전자 서명 알고리즘의 효과적인 하드웨어 설계에 관한 연구)

  • Yongseok Lee;Cansu Karakuzu;Yunheung Paek
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.239-241
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    • 2023
  • 본 논문은 통신 시스템에 주로 사용되는 디지털 전자 서명 알고리즘 중 양자 내성 암호인 SPHINCS+ 알고리즘에 대한 효과적인 하드웨어 설계 방안에 대한 연구이다. SPHINCS+ 알고리즘은 해시 함수 기반 알고리즘으로, 많은 횟수의 해시 함수가 반복해서 사용된다. 해시 함수를 가속 연산해도, 그 횟수가 크기 때문에 SPHINCS+ 알고리즘은 다른 전자 서명 알고리즘보다 하드웨어 설계 후 큰 latency 를 가지는 특징이 있다. 이를 극복하기 위해 SPHINCS+ 알고리즘에서 사용되는 해시 함수들을 면밀하게 분석한다. 그 결과 같은 해시 함수에 대해서도 입출력 데이터 크기가 다양하게 변화하고, 서로 다른 데이터 플로우를 가지는 그 세부 차이점들을 파악하여, 이를 접목한 하드웨어 설계에 대해 논의한다.

A Study on the Implementation Method of Quantum Circuit Optimization for Cipher (암호의 양자 회로 최적화 구현 방법에 대한 연구)

  • Yu-Jin Yang;Kyung-Bae Jang;Se-Jin Lim;Yu-Jin Oh;Hwa-Jeong Seo
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2023.05a
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    • pp.168-171
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    • 2023
  • 양자 컴퓨터가 발전됨에 따라 이와 관련된 연구들이 꾸준히 발표되고 있다. 그 중 양자 컴퓨터의 응용과 밀접한 연관이 있는 양자 회로 최적화 연구는 양자 컴퓨터 환경에서의 암호 공격 비용 추정 연구에서 핵심으로 여겨진다. 본 논문에서는 양자 회로 최적화를 위한 방법과 암호 구현 분야에서 이를 적용한 논문들에 대해 살펴보고자 한다.

Disease diagnosis system using QD-OLED and quantum CMOS (QD-OLED 와 양자 CMOS 를 이용한 질병 진단 시스템)

  • Na-Young Kim;Gyu-Min Lee;Da-Eun Lee;Si-jung Choi;Do-Yeon Kim;Yeong-seon Choe;Deok-su Jo
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2023.11a
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    • pp.1061-1062
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    • 2023
  • 양자 CMOS 이미지와 QD-OLED 하이드로겔 저온 증폭 기술을 활용하여 기존 코로나 진단법의 한계를 극복하고, Machine Learning 모델을 통해 자동화된 바이러스 검출 시스템을 개발하는 것이다. 이를 통해 전문가 개입 없이도 높은 정확도로 질병 진단을 수행하는 웹 서비스를 구축함으로써, 코로나와 같은 전염병의 조기 진단과 효율적인 대응을 위한 새로운 도구를 제공하는 것이 목표이다. 이를 통해 의료 분야에서의 혁신과 질병관리의 향상에 기여할 것으로 기대된다.

Parallel QCD in Nuclear Physics (핵 물리에서의 QCD 병렬화)

  • Sa, Jaewon;Noh, Byeongjoon;Kim, Heegon;Choi, Dongwhee;Lee, Sungju;Chung, Yongwha;Park, Daihee;Cho, Choong-ho
    • Proceedings of the Korea Information Processing Society Conference
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    • 2014.11a
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    • pp.118-121
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    • 2014
  • 격자 양자 색역학(Lattice Quantum ChromoDynamics; Lattice QCD)은 자연계에 존재하는 중력, 전자 기력, 약한 핵력, 그리고 강한 핵력 등의 기본적인 상호작용 중 강한 핵력의 상호작용을 이해하기 위한 핵물리 분야의 이론이다. 이 물리 역학은 몬테 카를로(Monte Carlo) 기법을 이용하여 대규모 수치 연산을 필요로 하고, 수행시간 단축을 위하여 병렬처리가 필요하다. 본 논문에서는 격자 양자 색역학에서 요구되는 대규모 수치 연산에 대하여 마이크로프로세서와 성능가속기에 최적의 작업부하 분배를 통한 이기종 병렬처리 방법을 제안하고 성능가속기반을 사용한 방법과 제안 방법의 성능을 비교한다.

Scheduling Tasks for a Time Sharing Computer System with a Single Processor

  • 차동완
    • Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers
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    • v.5 no.1
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    • pp.04-10
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    • 1987
  • We consider a time sharing computer system with a single processor where tasks ofK different types arrive at the system according to independent time homogeneous Poisson processes from outside. A task, after given a quantum for processing, leaves the system, or changes the type and rejoins the system according to specified probabilitycs. While many existing priority time sharing models determine the priorities of tasks strictly by their service time requirements, this paper develops a new scheduling rule wherein the importances or urgencies in addition to the service time requirements of tasks are counted, by inposing an appropriate reward structure on the system. Also presented is the algorithm through which to determine the rankings of K types according to this new scheduling rule.