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Securing Blockchain Transactions Using Quantum Teleportation and Quantum Digital Signature
Neural Processing Letters ( IF 2.6 ) Pub Date : 2020-06-08 , DOI: 10.1007/s11063-020-10272-1
Sheetal Singh , Nikhil Kumar Rajput , Vipin Kumar Rathi , Hari Mohan Pandey , Amit Kumar Jaiswal , Prayag Tiwari

Blockchain is the new disruptive technology which is gaining momentum in several domains of real-world applications such as Bitcoin—the most well-known example, and primarily in the financial sector. Distributed ledger system which is the main feature of blockchain technology protected across harmful updates using cryptographic techniques, e.g. hashing and digital signatures, is spread over the network so that no one is the owner of the ledger. This poses a significant challenge in the areas of performance, security, and privacy using this emerging technology. We propose an algorithm to provide a secure mechanism for performing transactions on the Blockchain network by adopting quantum digital signatures (QDS) and quantum teleportation phenomenon of quantum computing. The proposed algorithm uses key pairs to generate private keys and corresponding public keys; the quantum digital signatures are used to sign the message which are then distributed over the blockchain network using the teleportation phenomenon. The security of the keys is dependent on the fundamental principles of quantum mechanics that doesn’t allow forging. The Einstein–Podolsky–Rosen (EPR) pair of particles is used to communicate the quantum information via a quantum channel for teleportation, which is generated by operating Bell measurements with corresponding EPR pairs. The original state of the particle (sender) is destroyed once the information is transported to the other particle (receiver) and the QDS scheme also validates the qubits received. The twofold validation process thereby provides high-level security in the transactions.



中文翻译:

使用量子隐形传态和量子数字签名保护区块链交易

区块链是一种新的破坏性技术,它在诸如比特币之类的现实世界应用的多个领域中得到了发展,其中最著名的例子就是比特币,主要是在金融领域。分布式分类帐系统是区块链技术的主要特征,它使用哈希技术和数字签名等加密技术在有害更新中受到保护,因此分布在网​​络上,因此没有人是分类帐的所有者。使用这种新兴技术在性能,安全性和隐私性方面提出了重大挑战。我们提出一种算法,通过采用量子数字签名(QDS)和量子计算的量子隐形传态现象,提供一种在区块链网络上执行交易的安全机制。该算法利用密钥对生成私钥和对应的公钥。量子数字签名用于对消息进行签名,然后使用远距传输现象将其分布在区块链网络上。密钥的安全性取决于不允许伪造的量子力学的基本原理。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)粒子对用于通过量子通道传输量子信息,以进行隐形传态,这是通过对相应的EPR对进行贝尔测量而产生的。一旦信息传输到另一个粒子(接收者),粒子(发送者)的原始状态就会被破坏,并且QDS方案还会验证接收到的量子位。因此,双重验证过程在事务中提供了高级安全性。量子数字签名用于对消息进行签名,然后使用远距传输现象将其分布在区块链网络上。密钥的安全性取决于不允许伪造的量子力学的基本原理。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)粒子对用于通过量子通道传输量子信息,以进行隐形传态,这是通过对相应的EPR对进行贝尔测量而产生的。一旦信息传输到另一个粒子(接收者),粒子(发送者)的原始状态就会被破坏,并且QDS方案还会验证接收到的量子位。因此,双重验证过程在事务中提供了高级安全性。量子数字签名用于对消息进行签名,然后使用远距传输现象将其分布在区块链网络上。密钥的安全性取决于不允许伪造的量子力学的基本原理。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)粒子对用于通过量子通道传输量子信息,以进行隐形传态,这是通过对相应的EPR对进行贝尔测量而产生的。一旦信息传输到另一个粒子(接收者),粒子(发送者)的原始状态就会被破坏,并且QDS方案还会验证接收到的量子位。因此,双重验证过程在事务中提供了高级安全性。密钥的安全性取决于不允许伪造的量子力学的基本原理。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)粒子对用于通过量子通道传输量子信息,以进行隐形传态,这是通过对相应的EPR对进行贝尔测量而产生的。一旦信息传输到另一个粒子(接收者),粒子(发送者)的原始状态就会被破坏,并且QDS方案还会验证接收到的量子位。因此,双重验证过程在事务中提供了高级安全性。密钥的安全性取决于不允许伪造的量子力学的基本原理。爱因斯坦-波多尔斯基-罗森(EPR)粒子对用于通过量子通道传输量子信息,以进行隐形传态,这是通过对相应的EPR对进行贝尔测量而产生的。一旦信息传输到另一个粒子(接收者),粒子(发送者)的原始状态就会被破坏,并且QDS方案还会验证接收到的量子位。因此,双重验证过程在事务中提供了高级安全性。这是通过对带有相应EPR对的Bell测量进行操作而生成的。一旦信息传输到另一个粒子(接收者),粒子(发送者)的原始状态就会被破坏,并且QDS方案还会验证接收到的量子位。因此,双重验证过程在事务中提供了高级安全性。这是通过对带有相应EPR对的Bell测量进行操作而生成的。一旦信息传输到另一个粒子(接收者),粒子(发送者)的原始状态就会被破坏,并且QDS方案还会验证接收到的量子位。因此,双重验证过程在事务中提供了高级安全性。

更新日期:2020-06-08
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