Towards Blind Quantum Machine Learning in Entanglement Networks Abstract: Blind Quantum Computation (BQC) enables clients to delegate quantum computations to a quantum server while maintaining the privacy of their data and algorithms, even when the server is untrusted. In this work, we extend BQC frameworks to Quantum Machine Learning (QML) by implementing a network of […]
Quantumnetsec: Quantum machine learning for network security Abstract: As the digital landscape becomes increasingly complex, traditional cybersecurity measures are struggling to keep pace with the growing sophistication of cyber threats. This escalating challenge calls for new, more robust solutions. In this context, quantum computing emerges as a powerful tool that can change our approach to
Proposta de Open RAN Seguras Através de Distribuição De Chaves Quânticas Criptográficas em Redes QKDs Definidas Por Software Resumo: Este artigo propõe a integração entre a arquitetura Open RAN e redes de distribuição de chaves quânticas (QKD) definidas por software, visando aprimorar a segurança na troca de chaves criptográficas. A iniciativa introduz uma camada de
Ataques de Repetidores em Redes de Entrelaçamento Quântico Resumo: As redes de entrelaçamento quântico representam tecnologias de ponta com aplicações críticas em comunicação segura. No entanto, sua dependência da confiança incondicional nos repetidores quânticos introduz vulnerabilidades potenciais a ataques de terceiros. Notavelmente, o Ataque de Sequestro Quântico (Quantum Hijacking Attack) e o Ataque do Buraco
Purificação Quântica, Rejuvenescimento e Disponibilidade Resumo: Redes de distribuição de entrelaçamento quântico dependem fortemente da purificação do emaranhamento para manter a alta fidelidade dos estados quânticos entrelaçados. Abordagens tradicionais para o agendamento da purificação frequentemente negligenciam a disponibilidade da rede durante os processos de purificação. Este artigo propõe uma nova perspectiva ao considerar o tempo
Estratégia de agendamento de purificação híbrida para redes quânticas de canais ruidosos heterogêneos Resumo: A evolução da Internet Quântica depende da geração eficiente e purificação de pares entrelaçados (EPR) em canais quânticos ruidosos e heterogêneos. No entanto, diversos desafios surgem nesse contexto, como (1) estimar o número ótimo de rodadas de purificação sem conhecimento prévio
Rede Generativa Adversarial Quântica Semi-Supervisionada (sQGAN) para Detecção de Ataques Resumo: A evolução das ameaças cibernéticas exige sistemas de detecção de ataques eficientes e precisos, mas a escassez de dados rotulados limita o uso de modelos supervisionados convencionais. Este artigo propõe a Rede Generativa Adversarial Quântica Semi-Supervisionada (sQGAN) para detecção de ataques, que combina aprendizado
Redes Quânticas Sob Ataque: Black Hole Repeaters Resumo: As redes quânticas oferecem uma segurança sem precedentes ao utilizarem protocolos baseados em entrelaçamento e repetidores quânticos confiáveis para viabilizar aplicações como distribuição de chaves quânticas e computação quântica distribuída. Contudo, à medida que essas redes evoluem, novas vulnerabilidades operacionais e de controle emergem, podendo ser exploradas
Q-CAST Mobility: Multipath Routing Protocol for Mobile Quantum Networks Abstract: The advancement of mobile quantum networks unlocks new opportunities for secure communication in dynamic environments, such as drone-based networks equipped with quantum repeaters. This work introduces Q-CAST Mobility, an adaptation of the Q-CAST quantum routing protocol, specifically optimized for mobile quantum nodes. By integrating concepts
A two-stage Q-learning routing approach for quantum entanglement networks Abstract: The emerging field of quantum internet offers multiple applications, enabling quantum communication across diverse networks. However, the current entanglement networks exhibit complex processes, characterized by variable entanglement generation rates, limited quantum memory capacity, and susceptibility to decoherence rates. Addressing these issues, we propose a two-stage
Alocação de Recursos em Redes de Distribuição Quântica de Chaves Definidas por Software Abstract: O avanço da criptografia quântica torna premente o uso de recursos em redes de Distribuição Quântica de Chaves (QKD) de forma eficiência. Sob esse contexto, o atual trabalho apresenta uma nova abordagem de arquitetura para redes QKD em conjunto com Redes
qRL: Reinforcement Learning Routing for Quantum Entanglement Networks Abstract: Quantum Internet aims to enable quantum communication between any two points, offering applications such as quantum key distribution (QKD), distributed quantum computing, and entanglement networks. However, the current quantum technology presents challenges with low entanglement (EPR pairs) generation rates, limited quantum memory capacity, and decoherence rates
QML-IDS: Quantum machine learning intrusion detection system Abstract: The emergence of quantum computing and related technologies presents opportunities for enhancing network security. The transition towards quantum computational power paves the way for creating strategies to mitigate the constantly advancing threats to network integrity. In response to this technological advancement, our research presents QML-IDS, a novel
Alocação de recursos em redes de distribuição quântica de chaves multiprotocolo Abstract: À medida que a criptografia quântica avança, torna-se cada vez mais importante desenvolver métodos que aprimorem a utilização de recursos em redes de Distribuição Quântica de Chaves (QKD). Enfrentando o desafio de agendar e alocar eficientemente as requisições em redes QKD, este estudo
Reqroute: Protocolo de roteamento por reforço para redes de entrelaçamento quântico Abstract: A Internet Quântica tem como objetivo possibilitar a comunicação quântica entre múltiplos pontos da rede, oferecendo aplicações como a distribuição quântica de chaves (QKD), computação quântica distribuída e as redes de entrelaçamento. No entanto, a tecnologia de comunicação quântica atual apresenta desafios significativos,
Multipurpose Quantum Network Simulators: A comparative study Abstract: Quantum technology is transforming computing and communication, with quantum networks at the forefront. This paper evaluates multipurpose quantum network simulators, crucial for advancing these networks. Comparing 14 simulators, we highlight their adaptability across applications and configurations, aiding investigations into entanglement-based communication and quantum entanglement scenarios. By assisting
qIDS: Sistema de Detecção de Ataques baseado em Aprendizado de Máquina Quântico Híbrido Abstract: A ascensão da utilidade quântica no campo da computação quântica apresenta não apenas desafios, mas também oportunidades para aprimorar a segurança de redes. Esta mudança de paradigma nas capacidades computacionais permite o desenvolvimento de soluções avançadas para contrapor a rápida evolução
A ascensão da utilidade quântica no campo da computação quântica apresenta não apenas desafios, mas também oportunidades para aprimorar a segurança de redes. Esta mudança de paradigma nas capacidades computacionais permite o desenvolvimento de soluções avançadas para contrapor a rápida evolução dos ataques de rede. Aproveitando este avanço tecnológico, este trabalho apresenta o qIDS, um Sistema de Detecção de Intrusão (IDS) que integra de forma inovadora abordagens de computação quântica e clássica. O qIDS utiliza técnicas de Aprendizado de Máquina Quântico (QML) para aprender efetivamente os comportamentos da rede e identificar atividades maliciosas. Ao realizar avaliações experimentais abrangentes em conjuntos de dados públicos, evidenciou-se a competência do qIDS na detecção de ataques, destacando-se, tanto em tarefas de classificação binária quanto multiclasse. Nossos resultados revelam que o qIDS compete favoravelmente com métodos de Aprendizado de Máquina clássicos, destacando o potencial das soluções de cibersegurança aprimoradas por tecnologia quântica na era da utilidade quântica.
A Internet Quântica tem como objetivo possibilitar a comunicação quântica entre múltiplos pontos da rede, oferecendo aplicações como a distribuição quântica de chaves (QKD), computação quântica distribuída e as redes de entrelaçamento. No entanto, a tecnologia de comunicação quântica atual apresenta desafios significativos, com baixas taxas de geração de entrelaçamento (pares EPR), capacidade de memória quântica limitada e taxas de decoerência que frequentemente resultam em pares EPR inutilizáveis devido à baixa fidelidade. Isso representa um desafio significativo para tarefas como o roteamento. Neste artigo, é proposto o ReqRoute, um protocolo baseado em aprendizado por reforço para otimizar as decisões de roteamento em redes de entrelaçamento quântico. Demonstrou-se que o ReqRoute supera consistentemente métodos tradicionais, mantendo rotas de maior fidelidade em diversos cenários de configuração de rede.
À medida que a criptografia quântica avança, torna-se cada vez mais importante desenvolver métodos que aprimorem a utilização de recursos em redes de Distribuição Quântica de Chaves (QKD). Enfrentando o desafio de agendar e alocar eficientemente as requisições em redes QKD, este estudo propõe uma abordagem para redes QKD multiprotocolo usando estratégias de roteamento e agendamento conscientes de recursos. Nossa proposta foca em melhorar a eficiência no uso de chaves quânticas, rotas e requisições, enquanto suporta vários protocolos de comunicação quântica. Utilizando duas topologias de redes QKD reais, a proposta foi avaliada em dois cenários de aplicação, com diferentes distribuições de requisições de aplicações de autenticação e criptografia. Avaliou-se o impacto da capacidade de qubit e quantidade de requisições. Os resultados demonstram a viabilidade de nossa abordagem em diversos ambientes.
This paper presents the design and simulation of a Quantum Key Distribution (QKD) network tailored for the University Federal do Para (UFPA) ´ campus. By strategically placing QKD nodes, the network aims to cater to the communication needs of diverse research institutes. Simulation parameters, including inter-node distances and quantum key rates, were chosen to reflect realworld conditions. Simulation results demonstrate the viability of the proposed QKD network, showcasing its potential for high demand secure key exchange, and allowing security applications such as authentication and cryptography. This endeavor not only enhances campus communication security but also sets a precedent for implementing QKD networks in similar academic settings.
Communication between quantum devices has been advancing towards networks of complex topologies and long distances. However, intrinsic limitations of quantum signals mean that they cannot be replicated or amplified, making it difficult to adopt traditional routing techniques. Furthermore, the heterogeneity of technologies and different hardware implementations, and the lack of a well-defined Internet network stack model, open up several challenges to fully realize communication between quantum devices. Thus, this article presents the main challenges in the development of algorithms and routing protocols for quantum networks and discusses possible alternatives that are being developed
To exchange data over long distances, in topologically complex networks built on heterogeneous technologies and managed by independent organizations, methods that allow quantum protocols to transparently connect to the underlying hardware implementations are required. However, quantum signals are fragile and cannot be copied or amplified. Until today, just some preliminary versions of network stacks for a quantum internet have been proposed, and only a few basic elements have been suggested. To fully realize the potentials of quantum communication, new challenges and open issues need to be addressed. This paper presents key challenges to enabling a quantum Internet and discusses possible alternatives that are being developed.
Na última semana, ocorreu na sala Muiraquitã, do hotel princesa louçã, o minicurso intitulado “Simulação de Redes Quânticas: uma abordagem prática”, que reuniu pesquisadores e interessados na exploração das tecnologias quânticas emergentes. Ministrado pelos autores Antônio Abelém, Diego Abreu, da universidade Federal do Pará, o evento teve como objetivo oferecer uma introdução prática ao mundo
