• 정보보호학회논문지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.551-561
• /
• 2018

최근 양자 컴퓨팅을 활용한 연산 기술이 발달함에 따라 기존 암호 시스템들에 대한 안전성이 위협받고 있다. 이에 따라 양자 컴퓨터를 이용한 분석 공격에도 견딜 수 있는 새로운 포스트 양자 암호시스템(post-quantum cryptosystem)에 대한 연구가 활발하다. 그럼에도 불구하고 NTRU와 같은 격자 기반의 포스트 양자 암호시스템도 구현상에서 발생하는 취약점을 이용하는 오류 주입 공격에 의해 비밀 키가 노출될 수 있음이 밝혀졌다. 본 논문에서는 NTRU 서명 시스템에 대한 기존의 오류 주입 공격 대응 기법을 분석하고 효율성과 안전성이 개선된 새로운 대응 기법을 제안한다. 제안된 대응 기법에 대해 시뮬레이션을 수행한 결과, 오류 주입 검출율이 우수하며 구현이 효율적임을 확인하였다.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제4권6호
• /
• pp.509-515
• /
• 2020

A practical single photon source for fiber-based quantum information processing is still lacking. As a possible 1.55-㎛ quantum-dot single photon source, an InGaAsP/InP-air-aperture micropillar cavity is investigated in terms of fabrication tolerance. By properly modeling the processing uncertainty in layer thickness, layer diameter, surface roughness and the cavity shape distortion, the fabrication imperfection effects on the cavity quality are simulated using a finite-difference time-domain method. It turns out that, the cavity quality is not significantly changing with the processing precision, indicating the robustness against the imperfection of the fabrication processing. Under thickness error of ±2 nm, diameter uncertainty of ±2%, surface roughness of ±2.5 nm, and sidewall inclination of 0.5°, which are all readily available in current material and device fabrication techniques, the cavity quality remains good enough to form highly efficient and coherent 1.55-㎛ single photon sources. It is thus implied that a quantum dot contained InGaAsP/InP-air-aperture micropillar cavity is prospectively a practical candidate for single photon sources applied in a fiber-based quantum information network.

• 정보보호학회논문지
• /
• 제32권4호
• /
• pp.617-628
• /
• 2022

Ascon은 2015년부터 진행되고 있는 NIST 경량암호 공모사업의 최종 라운드 후보 중 하나이며, 해시 모드 Ascon-Hash와 Ascon-Xof를 지원한다. 본 논문에서는 Ascon-Hash의 충돌 공격을 위한 MILP 모델을 개발하고, 해당 모델을 통해 양자 컴퓨팅 환경에서 활용 가능한 차분 경로를 탐색한다. 또한, 탐색한 차분 경로를 이용하여 양자 컴퓨터를 사용할 수 있는 공격자가 3-라운드 Ascon-Hash의 양자 free-start 충돌쌍을 찾을 수 있는 알고리즘을 제시한다. 본 공격은 Ascon-Hash에 대한 충돌 공격을 양자 컴퓨팅 환경에서 최초로 분석했다는 점에서 유의미하다.

• 인터넷정보학회논문지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.97-107
• /
• 2020

This paper introduces an online experiment environment based on a computational science platform that can be used for various purposes ranging from basic education to quantum chemistry and professional quantum chemistry research. The simulation environment was constructed using a simulation workbench and simulation workflow, which are execution environment services of Science App provided by the computational science platform. We developed an environment in which learners can learn independently without an instructor by selecting experiment topics that can be used in various areas of chemistry, and offering the learning materials of the topics in a form of e-learning content that includes theory and simulation exercises. To verify the superiority of the proposed system, it was compared with WebMO, a state-of-the-art web-based quantum chemistry simulation service.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제18권5호
• /
• pp.1369-1389
• /
• 2024

In the era of 6G, the rapid increase in communication data volume poses higher demands on traditional channel estimation techniques and those based on deep learning, especially when processing large-scale data as their computational load and real-time performance often fail to meet practical requirements. To overcome this bottleneck, this paper introduces quantum computing techniques, exploring for the first time the application of Quantum Generative Adversarial Networks (QGAN) to broadband channel estimation challenges. Although generative adversarial technology has been applied to channel estimation, obtaining instantaneous channel information remains a significant challenge. To address the issue of instantaneous channel estimation, this paper proposes an innovative QGAN with a dual-module design in the generator. The adversarial loss function and the Mean Squared Error (MSE) loss function are separately applied for the parameter updates of these two modules, facilitating the learning of statistical channel information and the generation of instantaneous channel details. Experimental results demonstrate the efficiency and accuracy of the proposed dual-module QGAN technique in channel estimation on the Pennylane quantum computing simulation platform. This research opens a new direction for physical layer techniques in wireless communication and offers expanded possibilities for the future development of wireless communication technologies.

• 전자공학회논문지SC
• /
• 제44권3호
• /
• pp.45-50
• /
• 2007

1550nm의 파장대를 이용하는 자동 위상보정 양자암호 시스템을 소개한다. 양자키 분배 시스템에서 자동위상보정된 양자키 분배를 위한 메인 컨트롤보드와 phase modulator를 제어할 수 있는 보드를 제작하였고, 단일광자검출기를 위한 dark count당 photon count, quantum key distribution rate($R_{sift}$)와 quantum bit error rate(QBER)값을 측정하였다. 이 시스템은 25km의 광섬유상에서 quantum bit error rate(QBER) 3.5%의 결과값을 얻었고, 이는 상용화가 가능할 것으로 예상된다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
• /
• 제12권6호
• /
• pp.181-188
• /
• 2023

Grover 양자 알고리즘은 brute-force attack 가속화로 대칭키 암호의 보안 강도를 크게 감소시키므로 기존 블록 암호가 양자 컴퓨터에 안전하지 않을 것이라 예상한다. 따라서 대상 암호에 대한 양자회로 구현을 통해 Post-quantum 보안 강도를 확인하여 대규모 양자 컴퓨터 시대에 대비할 수 있다. 본 논문에서는 모든 SIMECK 경량 암호군에 대해 양자 자원(큐비트, 양자 게이트)을 최소화 한 기법으로 설계된 최적의 양자회로 구현 결과를 제시하고 각 함수별 양자 회로 동작을 설명한다. 마지막으로 제안된 SIMECK 양자회로에 대한 양자자원 추정 결과를 SIMON 양자 회로 결과와 비교하고 Grover 공격 비용을 계산하여 SIMECK 경량암호의 Post-quantum 보안 강도를 평가한다. Post-quantum 보안 강도 평가 결과 모든 SIMECK 경량 암호군이 NIST 보안 강도에 도달하지 못했다. 따라서 대규모 양자 컴퓨터 등장 시 SIMECK 암호의 안전성이 불명확하다고 예상하며 이에 대해 본 논문에서는 보안 강도를 높이기 위한 방안으로 블록사이즈 및 라운드 수와 키 길이를 증가시키는 것이 적합하다고 판단한다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제11권9호
• /
• pp.4357-4378
• /
• 2017

In cooperative multi-relay networks, the relay nodes which are selected are very important to the system performance. How to choose the best cooperative relay nodes is an optimization problem. In this paper, multi-relay selection schemes which consider either single objective or multi-objective are proposed based on evolutionary algorithms. Firstly, the single objective optimization problems of multi-relay selection considering signal to noise ratio (SNR) or power efficiency maximization are solved based on the quantum bee colony optimization (QBCO). Then the multi-objective optimization problems of multi-relay selection considering SNR maximization and power consumption minimization (two contradictive objectives) or SNR maximization and power efficiency maximization (also two contradictive objectives) are solved based on non-dominated sorting quantum bee colony optimization (NSQBCO), which can obtain the Pareto front solutions considering two contradictive objectives simultaneously. Simulation results show that QBCO based multi-relay selection schemes have the ability to search global optimal solution compared with other multi-relay selection schemes in literature, while NSQBCO based multi-relay selection schemes can obtain the same Pareto front solutions as exhaustive search when the number of relays is not very large. When the number of relays is very large, exhaustive search cannot be used due to complexity but NSQBCO based multi-relay selection schemes can still be used to solve the problems. All simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed schemes.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제7권11호
• /
• pp.2702-2719
• /
• 2013

A new optimal scheme based on curvelet transform is proposed for retinal image enhancement (RIE) using real-coded quantum genetic algorithm. Curvelet transform has better performance in representing edges than classical wavelet transform for its anisotropy and directional decomposition capabilities. For more precise reconstruction and better visualization, curvelet coefficients in corresponding subbands are modified by using a nonlinear enhancement mapping function. An automatic method is presented for selecting optimal parameter settings of the nonlinear mapping function via quantum genetic search strategy. The performance measures used in this paper provide some quantitative comparison among different RIE methods. The proposed method is tested on the DRIVE and STARE retinal databases and compared with some popular image enhancement methods. The experimental results demonstrate that proposed method can provide superior enhanced retinal image in terms of several image quantitative evaluation indexes.

• 정보교육학회논문지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.507-518
• /
• 2016

본 논문에서는 STEAM 교육과 미래 유망직종인 컴퓨터 전문가 중 하나인 양자컴퓨터 전문가 대한 간접 체험의 기회를 제공하고자 국가수준 교육과정과의 연관성을 분석하여 초등학교 3-4학년을 위한 양자컴퓨터 전문가에 대하여 알아보고 자신의 진로와 연관지어 생각해볼 수 있는 STEAM 교육프로그램을 개발하였다. 하지만 초등학생들이 물리학 중 가장 어렵다는 양자역학을 근본으로 하는 양자컴퓨터의 기본이론을 이해하는 것이란 거의 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 게이미피케이션 메카니즘을 적용하여 양자역학 원리를 배울 수 있는 STEAM 프로그램을 제안하였다. 학생들이 흥미를 유발하고 양자컴퓨터의 가장 기본적인 원리 중 하나인 양자스핀과 양자컴퓨터와 연관된 양자암호, 그리고 아직 양자컴퓨터의 미완성 등을 간접적으로 체험할 수 있도록 교재를 개발하였으며, 이를 현장에 직접 적용하였다. 본 연구에서 제공하는 진로 STEAM 교육프로그램은 IT관련 진로 탐색과 관련 소양 함양에 긍정적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.