网络化系统的量子加密控制

为确保网络控制系统状态与控制输入的机密性,加密控制技术已得到广泛研究。该工作提出了一种基于量子通信的高效计算加密控制框架,通过传感器与执行机构间的量子信道生成同步密钥,并利用量子密钥分发进一步提升安全性。这种密钥机制在保障数据机密性与控制精度的同时,实现了轻量级加解密操作。研究团队针对线性系统的状态反馈控制,开发了基于量子密钥的新型加解密架构,并量化分析了量子态误差对闭环稳定性的影响。特别地,该研究证实存在一个本征量子噪声的临界阈值,低于该阈值即可确保系统稳定性。与可能因单比特密钥错误而失效的传统加密控制方案不同,所提出的量子加密控制对密钥缺陷表现出强鲁棒性。针对实际场景中通信比特受限的情况,该工作进一步采用量化技术,并基于随机量化器实现量子密钥的隐私保护。这些成果表明,即使以当前技术成熟度,将量子技术以非平凡且系统化的方式融入控制系统,仍能在降低计算复杂度、提升密钥容错能力方面获得显著性能增益,同时有效防御多种窃听威胁。

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提交arXiv: 2025-12-03 04:27

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