FET: Small: Quantum-secure quantum-enhanced covert networks over generalized bosonic channels
FET:小型:广义玻色子通道上的量子安全量子增强型隐蔽网络
基本信息
- 批准号:2006679
- 负责人:
- 金额:$ 50万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-10-01 至 2024-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Security and privacy are of utmost importance to communications, with standard cryptography-based approaches well studied in the literature. However, these approaches are limited to protecting the content of transmissions, which is insufficient when the detection of the transmission must be prevented in the first place. Covert, or low probability of detection/intercept (LPD/LPI) communication is thus necessary in many settings, including military operations. At the same time, quantum methodology has been demonstrated to benefit substantially the performance of non-covert communications. This project focuses on quantifying the fundamental improvements to security and throughput of covert communication networks offered by quantum information processing, as well as characterizing the systems for achieving these gains. Additionally, the research team mentors graduate and undergraduate students involved in this project, and engages in collaborative efforts to validate the results experimentally. Covert communication has thus far been studied largely from the classical viewpoint. This includes both the practical approaches to system design such as spread spectrum as well as the corresponding information-theoretic limits. However, quantum, not classical, mechanics govern the fundamental laws of physics. Leveraging quantum methodology has yielded encryption systems that are provably secure against the adversary restricted only by the laws of physics. Quantum phenomena such as entanglement have been shown to substantially improve the non-covert communication bitrate. This project takes the quantum perspective to covertness. It looks to determine the fundamental limits of covert communication in a networked setting that is secure against the adversary who is only subject to the laws of physics. This assumption yields mathematically provable covertness against the most powerful adversary possible. These limits are sought for communication under different channel conditions (including dynamic links due to platform mobility and time-varying channel conditions) and resources available to the communicating parties (including quantum processing of light). Furthermore, transmitter and receiver structures and algorithms are being devised to achieve these limits.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
安全和隐私对通信至关重要,文献中对基于标准密码学的方法进行了很好的研究。然而,这些方法仅限于保护传输的内容,当必须首先阻止传输的检测时,这是不够的。因此,隐蔽或低概率探测/拦截(LPD/LPI)通信在许多情况下是必要的,包括军事行动。与此同时,量子方法已被证明对非隐蔽通信的性能有实质性的好处。该项目侧重于量化量子信息处理提供的隐蔽通信网络的安全性和吞吐量的基本改进,以及实现这些增益的系统特征。此外,研究团队指导参与该项目的研究生和本科生,并参与合作努力以实验验证结果。迄今为止,对隐蔽通信的研究主要是从经典的观点出发的。这既包括系统设计的实际方法,如扩频,也包括相应的信息理论极限。然而,控制物理基本定律的是量子力学,而不是经典力学。利用量子方法产生的加密系统可以证明是安全的,可以抵御仅受物理定律限制的对手。量子现象,如纠缠已被证明大大提高非隐蔽通信比特率。这个项目从量子的角度来看待隐蔽性。它旨在确定在网络环境下秘密通信的基本限制,以确保对抗仅受物理定律约束的对手。这个假设产生了数学上可证明的隐蔽性,可以抵御最强大的对手。这些限制是针对不同信道条件下的通信(包括由于平台移动性和时变信道条件而产生的动态链接)和通信方可用的资源(包括光的量子处理)。此外,正在设计发射机和接收机的结构和算法以达到这些限制。该奖项反映了美国国家科学基金会的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Quantum-Enhanced Transmittance Sensing
量子增强透射率传感
- DOI:10.1109/jstsp.2022.3222680
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:7.5
- 作者:Gong, Zihao;Rodriguez, Nathaniel;Gagatsos, Christos N.;Guha, Saikat;Bash, Boulat A.
- 通讯作者:Bash, Boulat A.
Capacity Bounds for Identification With Effective Secrecy
有效保密的识别能力范围
- DOI:10.1109/isit54713.2023.10206589
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Rosenberger, Johannes;Ibrahim, Abdalla;Bash, Boulat A.;Deppe, Christian;Ferrara, Roberto;Pereg, Uzi
- 通讯作者:Pereg, Uzi
Covert Capacity of Bosonic Channels
玻色子通道的隐蔽能力
- DOI:10.1109/jsait.2020.3017199
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Gagatsos, Christos N.;Bullock, Michael S.;Bash, Boulat A.
- 通讯作者:Bash, Boulat A.
Entanglement-Assisted Quantum-Secure Covert Communication
纠缠辅助量子安全隐蔽通信
- DOI:10.1364/quantum.2020.qm6b.5
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Bullock, Michael S.;Gagatsos, Christos N.;Guha, Saikat;Bash, Boulat A.
- 通讯作者:Bash, Boulat A.
Signaling for Covert Quantum Sensing
隐蔽量子传感信号
- DOI:10.1109/isit45174.2021.9517722
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Tahmasbi, Mehrdad;Bash, Boulat A.;Guha, Saikat;Bloch, Matthieu
- 通讯作者:Bloch, Matthieu
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