竜太のテクニカルメモ

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量子住所定理(仮)

竜太です,どーも.

今回は私が発案した量子住所定理についてご紹介します. 定理とは言ったのですが,まだ証明ができてませんので予想とすべきかもしれません.

これまでの量子通信にセキュリティーホールはないか?

アリスとボブの間で量子暗号通信をしているものとしましょう. ここでボブが通信をしている間は良いのですが,いったん通信を切っている間にイブがボブと同じ機械とパスワードを使ってボブを偽ってアリスと通信したとしましょう. このとき,もしアリスがイブに騙されてしまったら,当然アリスはボブだと信じてイブと通信をしてしまうでしょう.

これではアリスとボブの間の秘密が守れませんね.

従来の量子暗号通信にはこのような欠点がありました. これは事実上,住所を偽れることとほぼ一緒です. 実はインターネットにもこのような問題があり,原理的にIPアドレスを偽装することが可能です.

そこで僕は量子力学を利用して絶対にこのような偽装ができない方法を考えました. 将来,セキュリティー対策として量子的インターネットができることを想定してその住所に『量子住所』と名付けました.

量子住所定理

量子力学には量子複製不可能定理というものがあり,同じ量子情報の複製ができません. 古典情報の便利な点でもあり,重大な欠点として複製が自由にできるというものがあります. 事実は後々明らかとなりますが,実はセキュリティー対策で最も重要なのが,複製が困難なものを使用することです. 例を挙げれば指紋は複製しづらいから重宝されますし,ブロックチェーンで守られた暗号通貨なども複製が困難なことを利用しています. またそもそも量子暗号通信がもてはやされるのだって通信内容が複製できないからです. したがって,量子複製不可能定理によって複製不能な量子情報をセキュリティー対策に使用するのは自然なことです. そこで僕はこの量子複製不可能定理によって複製不能な量子情報を住所に利用できないか考えました. これが量子住所であり,これが作れるというのが量子住所定理(Quantum Housing Theorem)です.

量子住所定理

量子情報を壊さずに複製不能な識別用の量子情報を持つ量子状態を何度でも識別する方法がある.

この定理はまだ証明できていませんので予想に過ぎませんが,肯定的に解かれた場合,構成的証明法が存在すると考えられます. その証明方法は次のようになるでしょうか.

いま,量子複製不可能定理により,複製不能でオンリーワンな量子状態の存在は保証されます. 問題はそのオンリーワンな量子状態にアクセスして

  1. オンリーワンの識別子でありそれがアリスのものであるころを識別すること
  2. 住所なので識別の操作のせいで量子情報が復元不能なほどに壊れてしまわないこと
  3. 量子情報を復元する方法が存在すること

の3つが必要ですが,これはアリスとボブの間で大きなノイズ=不確定性を共有し,そこにアリスとボブの量子住所の元となっている量子情報を混ぜ込み, もつれを作ることで実現できそうですが,詳しくはぼくも実際どうすればできるかはっきりわかりません.

ただし,超が付くほどの精密機械にはなるでしょうが技術的には十分可能と思われます. そしてこの量子住所機器が完成すれば量子住所機器を盗まれない限り量子暗号通信の秘密は守られますし,盗まれた場合も, すり替えられたことがアリスと通信できないかアドレスが異なることとしてはっきりわかり,その場合だけ新しい量子住所機器を導入し,以前のボブの量子住所を破棄すればよいことになります.

※2021.7/21 量子住所は住所の確認の際に確認する住所との量子もつれを作る必要があります. これは下手をすると悪意のある攻撃者から命より大切な(嘘ww)量子住所が破壊されたり,最悪量子テレポーテーションにより盗まれてしまう恐れがあります. これを防ぐためにはさらなるテンソル積状態などが必要になるかもしれません.また,条件

  1. 量子住所を認証する際の手続きのせいで量子情報が壊されたり,量子テレポーテーションで盗まれないこと

が必要でした.

ここまで読んでくださって有難うございます. 何か間違い等ございましたら,ご報告いただけると幸いです^^


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