KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.3
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pp.1083-1097
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2018
This paper presents a novel range-free localization algorithm based on quantum particle swarm optimization. The proposed algorithm is capable of estimating the distance between two non-neighboring sensors for multi-hop heterogeneous wireless sensor networks where all nodes' communication ranges are different. Firstly, we construct a new cumulative distribution function of expected hop progress for sensor nodes with different transmission capability. Then, the distance between any two nodes can be computed accurately and effectively by deriving the mathematical expectation of cumulative distribution function. Finally, quantum particle swarm optimization algorithm is used to improve the positioning accuracy. Simulation results show that the proposed algorithm is superior in the localization accuracy and efficiency when used in random and uniform placement of nodes for heterogeneous wireless sensor networks.
Song Gyeong Ju;Jang Kyung Bae;Sim Min Joo;Seo Hwa Jeong
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.12
no.6
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pp.181-188
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2023
Block cipher is not expected to be safe for quantum computer, as Grover's algorithm reduces the security strength by accelerating brute-force attacks on symmetric key ciphers. So it is necessary to check the post-quantum security strength by implementing quantum circuit for the target cipher. In this paper, we propose the optimal quantum circuit implementation result designed as a technique to minimize the use of quantum resources (qubits, quantum gates) for SIMECK lightweight cryptography, and explain the operation of each quantum circuit. The implemented SIMECK quantum circuit is used to check the estimation result of quantum resources and calculate the Grover attack cost. Finally, the post-quantum strength of SIMECK lightweight cryptography is evaluated. As a result of post-quantum security strength evaluation, all SIMECK family cipher failed to reach NIST security strength. Therefore, it is expected that the safety of SIMECK cipher is unclear when large-scale quantum computers appear. About this, it is judged that it would be appropriate to increase the block size, the number of rounds, and the key length to increase the security strength.
Quantum low-density parity-check (LDPC) codes based on the Calderbank-Shor-Steane construction have low encoding and decoding complexity. The sum-product algorithm(SPA) can be used to decode quantum LDPC codes; however, the decoding performance may be significantly decreased by the many four-cycles required by this type of quantum codes. All four-cycles can be eliminated using the entanglement-assisted formalism with maximally entangled states (ebits). The proposed entanglement-assisted quantum error-correcting code based on Euclidean geometry outperform differently structured quantum codes. However, the large number of ebits required to construct the entanglement-assisted formalism is a substantial obstacle to practical application. In this paper, we propose a novel class of entanglement-assisted quantum LDPC codes constructed using classical Euclidean geometry LDPC codes. Notably, the new codes require one copy of the ebit. Furthermore, we propose a construction scheme for a corresponding zigzag matrix and show that the algebraic structure of the codes could easily be expanded. A large class of quantum codes with various code lengths and code rates can be constructed. Our methods significantly improve the possibility of practical implementation of quantum error-correcting codes. Simulation results show that the entanglement-assisted quantum LDPC codes described in this study perform very well over a depolarizing channel with iterative decoding based on the SPA and that these codes outperform other quantum codes based on Euclidean geometries.
This paper presents an overview of the emerging field of quantum machine learning which promises an innovative expedited performance of current classical machine learning algorithms by applying quantum theory. The approaches and technical details of recently developed quantum machine learning algorithms that have been able to substantially accelerate existing classical machine learning algorithms are presented. In addition, the quantum annealing algorithm behind the first commercial quantum computer is also discussed.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.6
no.1
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pp.41-47
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2011
The Pfair scheduling algorithm, which is an optimal scheduling algorithm in the hard real-time multiprocessor environments, propose the necessary and sufficient condition for the schedulability and is based on the fixed quantum size. Recently, several methods that determine the optimal quantum size dynamically were proposed in the mode change environments. But these methods considered only the case in which the period of a task is increased or decreased. In this paper, we also consider the case in which the execution time of a task is increased or decreased, and propose new methods that determine the optimal quantum size dynamically.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.7
no.11
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pp.2702-2719
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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.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.17
no.8
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pp.1857-1864
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2013
In this paper, we improve the quantum cryptography system using a dual photon transmission plaintext user password algorithmwas designed to implementthe exchange. Existing quantum cryptographic key transport protocols, algorithms, mainly as a quantum cryptography system using the paper, but it improved the way the dual photon transmission through the quantum algorithm re not getting transmitted plaintext.
Abbas M., Ali Al-muqarm;Firas, Abedi;Ali S., Abosinnee
Journal of information and communication convergence engineering
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v.20
no.4
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pp.242-249
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2022
Classical cryptography with complex computations has recently been utilized in the latest computing systems to create secret keys. However, systems can be breached by fast-measuring methods of the secret key; this approach does not offer adequate protection when depending on the computational complexity alone. The laws of physics for communication purposes are used in quantum computing, enabling new computing concepts to be introduced, particularly in cryptography and key distribution. This paper proposes a quantum computing lattice (CQL) mechanism that applies the BB84 protocol to generate a quantum key. The generated key and a one-time pad encryption method are used to encrypt the message. Then Babai's algorithm is applied to the ciphertext to find the closet vector problem within the lattice. As a result, quantum computing concepts are used with classical encryption methods to find the closet vector problem in a lattice, providing strength encryption to generate the key. The proposed approach is demonstrated a high calculation speed when using quantum computing.
The advent of quantum computers threatens the security of existing hash functions. In this paper, we confirmed the implementation results of quantum circuits for domestic/international hash functions, LSH, SHA2, SHA3 and SM3, and conducted a comparative analysis. To operate the existing hash function in a quantum computer, it must be implemented as a quantum circuit, and the quantum security strength can be confirmed by estimating the necessary quantum resources. We compared methods of quantum circuit implementation and results of quantum resource estimation in various aspects and discussed ways to meet quantum computer security in the future.
Kyu-Seok Shim;Yong-hwan Kim;Ilkwon Sohn;Eunjoo Lee;Kwang-il Bae;Wonhyuk Lee
Journal of Web Engineering
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v.21
no.5
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pp.1377-1418
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2022
As it has been recently proven that the public key-based RSA algorithms that are currently used in encryption can be unlocked by Shor's algorithm of quantum computers in a short time, conventional security systems are facing new threats, and accordingly, studies have been actively conducted on new security systems. They are classified into two typical methods: Post Quantum Cryptography (PQC) and Quantum Key Distribution (QKD). PQC aims to design conventional cryptography systems in a more robust way so that they will not be decrypted by a quantum computer in a short time whereas QKD aims to make data tapping and interception physically impossible by using quantum mechanical characteristics. In this paper, we design a quantum key management system, which is most crucial for constructing a QKD network and analyze the design requirements to apply them to Korea Research Environment Open NETwork (KREONET). The quantum key management system not only manages the lifecycle, such as storage, management, derivation, allocation, and deletion of the symmetric key generated in QKD but also enables many-to-many communication in QKD communication based on the key relay function and P2P communication to overcome the limitation of distance, which is a disadvantage of QKD. We have validated the designed quantum key management system through simulations to supplement the parts that were not considered during the initial design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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