The Physics of Ghosts in Decentralized Autonomous Security (DAS): Formalizing the Three Folklore-Inspired Quantum Cryptographic Defense Algorithms — "Yuki-Onna Protocol" (Bose-Einstein Condensate Thermal Erasure), "Oiwa's Covenant" (Measurement-Induc

As below-threshold quantum error correction (exemplified by Google Quantum AI's surface-code scaling on the Willow processor) accelerates the arrival of cryptanalytically relevant quantum computing (Q-Day), conventional perimeter firewalls and reversible software access controls face structural obsolescence. This monograph provides a rigorous quantum-information-theoretic, open-quantum-system (Lindblad master equation), and cryptographic formalization of the author's treatise, "The Physics of Ghosts: Three DAS Defense Algorithms" (「『幽霊の物理学』:3つのDAS防衛アルゴリズム」), which translates three canonical narrative structures of Japanese classical Kaidan (folklore) into irreversible physical-layer defense primitives for Decentralized Autonomous Security (DAS). First, we formalize the "Yuki-Onna Protocol" (雪女プロトコル): coupling targeted register states to a macroscopic Bose-Einstein Condensate (BEC) reservoir so that unauthorized exfiltration triggers forced Bogoliubov quasiparticle phase-scrambling, driving the Holevo mutual information between the secret intellectual property (IP) and the attacker's transcript into a featureless "blizzard of quantum waves" (chi(M : E) -> 0, thermal death of information). Second, we formalize "Oiwa's Covenant" (お岩の誓約): encoding proprietary model weights and cryptographic states across non-orthogonal conjugate quantum bases governed by the Wootters-Zurek No-Cloning Theorem, where any unauthorized projective or POVM measurement induces immediate Lindblad dephasing and irreversible wave-packet collapse of the superposition IP (QBER >= 25%). Third, we formalize "Okiku's Discretization Trap" (お菊の離散化トラップ): combining Shamir's (10,10) threshold secret sharing over the 64-bit Goldilocks prime field (Fp, p = 2^64 - 2^32 + 1)—where the 10th "quantum of information" (q10) is physically withheld in offline VGSOT-MTJ Human-in-Command (HIC) hardware so 9 stolen shares yield zero mutual information—with a driven-dissipative Quantum van der Pol (vdP) oscillator honeypot that traps the attacker's solver in a non-terminating Wigner-space limit cycle (1 -> 2 -> ... -> 9 -> 1). Finally, we unify these three algorithms with topological provenance verification ("Jagged Knowledge" / ギザギザの知識 inspired by the Lindisfarne Gospels), QFS-zkVM, and sub-100-ns HIC physical cutoff (tau_cutoff = 85 ns). 【和文要旨】 Google Quantum AIの「Willow」プロセッサによる閾値未満の量子誤り訂正(コード距離 d の増大に伴う論理エラー率の指数関数的抑制)の実証により、既存の公開鍵暗号や可逆的なソフトウェア境界防御が無力化される「Q-day」が現実の工学的課題となっている。本稿は、著者の一次論考『「幽霊の物理学」:3つのDAS防衛アルゴリズム』を純粋な量子情報理論・開放量子系力学(Lindbladマスター方程式)・現代暗号学の枠組みで厳密に数理定式化するものである。日本の古典怪談が持つ構造的モチーフを物理的な「非可逆性(Irreversibility)」の防壁へと転換し、分散型自律セキュリティ(DAS)の中核をなす3つの防衛アルゴリズムを証明する。第一に、「雪女プロトコル(Yuki-Onna Protocol)」として、ボース=アインシュタイン凝縮(BEC)マクロ基底状態への結合とBogoliubov準粒子位相攪乱による強制消去を定式化し、不正抽出されたデータを意味をなさない「吹雪(量子波動の熱的死)」へと相転移させHolevo相互情報量をゼロ(chi(M : E) -> 0)にする機構を証明する。第二に、「お岩の誓約(Oiwa's Covenant)」として、『東海道四谷怪談』における盟約違反への即時報いを量子複製不可能定理(No-Cloning Theorem)および非直交共役基底符号化(BB84/量子マネー型状態)として定式化し、攻撃者による不正な観測(抽出)が行われた瞬間に観測誘起デコヒーレンスによって重ね合わせ状態の知的財産(IP)が物理的に自己崩壊する機構を導出する。第三に、「お菊の離散化トラップ(Okiku's Discretization Trap)」として、『番町皿屋敷』の「10枚目の皿の欠落」を64ビットGoldilocks素数体(Fp, p = 2^64 - 2^32 + 1)上の(10,10)閾値シャミア秘密分散法(10番目の情報量子 q10 をオフラインVGSOT-MTJ HICハードウェアに隔離し、9枚までの抽出では情報量 I = 0 とする構造)および散逸量子ファンデルポール(van der Pol)振動子の非線形リミットサイクルと統合し、10枚目の情報量子を探索する攻撃者を位相空間上の無限ループ(ハニーポット)に封じ込める機構を証明する。最後に、大英図書館所蔵『リンディスファーンの福音書』が示すトポロジカルな真正性と物理的痕跡(「ギザギザの知識」)をQFS-zkVMおよび85ナノ秒HIC物理遮断と統合する。 License & Integrity Covenant: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) with Strict No-Learn Covenant (NLL-v1.0-2026).

Authors

Publication Details

Journal
Zenodo (CERN European Organization for Nuclear Research)
Published
2026-10-18
DOI
https://doi.org/10.5281/zenodo.23445508
Primary Topic
Quantum Information and Cryptography
Type
preprint
Controls
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ALL TIME
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OCT
preprint

The Physics of Ghosts in Decentralized Autonomous Security (DAS): Formalizing the Three Folklore-Inspired Quantum Cryptographic Defense Algorithms — "Yuki-Onna Protocol" (Bose-Einstein Condensate Thermal Erasure), "Oiwa's Covenant" (Measurement-Induc

Yoko(洋子) Hasebe(長谷部)
Zenodo (CERN European Organization for Nuclear Research)
Quantum Information and Cryptography
preprint

The Physics of Ghosts in Decentralized Autonomous Security (DAS): Formalizing the Three Folklore-Inspired Quantum Cryptographic Defense Algorithms — "Yuki-Onna Protocol" (Bose-Einstein Condensate Thermal Erasure), "Oiwa's Covenant" (Measurement-Induc

Yoko(洋子) Hasebe(長谷部)
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Abstract

As below-threshold quantum error correction (exemplified by Google Quantum AI's surface-code scaling on the Willow processor) accelerates the arrival of cryptanalytically relevant quantum computing (Q-Day), conventional perimeter firewalls and reversible software access controls face structural obsolescence. This monograph provides a rigorous quantum-information-theoretic, open-quantum-system (Lindblad master equation), and cryptographic formalization of the author's treatise, "The Physics of Ghosts: Three DAS Defense Algorithms" (「『幽霊の物理学』:3つのDAS防衛アルゴリズム」), which translates three canonical narrative structures of Japanese classical Kaidan (folklore) into irreversible physical-layer defense primitives for Decentralized Autonomous Security (DAS). First, we formalize the "Yuki-Onna Protocol" (雪女プロトコル): coupling targeted register states to a macroscopic Bose-Einstein Condensate (BEC) reservoir so that unauthorized exfiltration triggers forced Bogoliubov quasiparticle phase-scrambling, driving the Holevo mutual information between the secret intellectual property (IP) and the attacker's transcript into a featureless "blizzard of quantum waves" (chi(M : E) -> 0, thermal death of information). Second, we formalize "Oiwa's Covenant" (お岩の誓約): encoding proprietary model weights and cryptographic states across non-orthogonal conjugate quantum bases governed by the Wootters-Zurek No-Cloning Theorem, where any unauthorized projective or POVM measurement induces immediate Lindblad dephasing and irreversible wave-packet collapse of the superposition IP (QBER >= 25%). Third, we formalize "Okiku's Discretization Trap" (お菊の離散化トラップ): combining Shamir's (10,10) threshold secret sharing over the 64-bit Goldilocks prime field (Fp, p = 2^64 - 2^32 + 1)—where the 10th "quantum of information" (q10) is physically withheld in offline VGSOT-MTJ Human-in-Command (HIC) hardware so 9 stolen shares yield zero mutual information—with a driven-dissipative Quantum van der Pol (vdP) oscillator honeypot that traps the attacker's solver in a non-terminating Wigner-space limit cycle (1 -> 2 -> ... -> 9 -> 1). Finally, we unify these three algorithms with topological provenance verification ("Jagged Knowledge" / ギザギザの知識 inspired by the Lindisfarne Gospels), QFS-zkVM, and sub-100-ns HIC physical cutoff (tau_cutoff = 85 ns). 【和文要旨】 Google Quantum AIの「Willow」プロセッサによる閾値未満の量子誤り訂正(コード距離 d の増大に伴う論理エラー率の指数関数的抑制)の実証により、既存の公開鍵暗号や可逆的なソフトウェア境界防御が無力化される「Q-day」が現実の工学的課題となっている。本稿は、著者の一次論考『「幽霊の物理学」:3つのDAS防衛アルゴリズム』を純粋な量子情報理論・開放量子系力学(Lindbladマスター方程式)・現代暗号学の枠組みで厳密に数理定式化するものである。日本の古典怪談が持つ構造的モチーフを物理的な「非可逆性(Irreversibility)」の防壁へと転換し、分散型自律セキュリティ(DAS)の中核をなす3つの防衛アルゴリズムを証明する。第一に、「雪女プロトコル(Yuki-Onna Protocol)」として、ボース=アインシュタイン凝縮(BEC)マクロ基底状態への結合とBogoliubov準粒子位相攪乱による強制消去を定式化し、不正抽出されたデータを意味をなさない「吹雪(量子波動の熱的死)」へと相転移させHolevo相互情報量をゼロ(chi(M : E) -> 0)にする機構を証明する。第二に、「お岩の誓約(Oiwa's Covenant)」として、『東海道四谷怪談』における盟約違反への即時報いを量子複製不可能定理(No-Cloning Theorem)および非直交共役基底符号化(BB84/量子マネー型状態)として定式化し、攻撃者による不正な観測(抽出)が行われた瞬間に観測誘起デコヒーレンスによって重ね合わせ状態の知的財産(IP)が物理的に自己崩壊する機構を導出する。第三に、「お菊の離散化トラップ(Okiku's Discretization Trap)」として、『番町皿屋敷』の「10枚目の皿の欠落」を64ビットGoldilocks素数体(Fp, p = 2^64 - 2^32 + 1)上の(10,10)閾値シャミア秘密分散法(10番目の情報量子 q10 をオフラインVGSOT-MTJ HICハードウェアに隔離し、9枚までの抽出では情報量 I = 0 とする構造)および散逸量子ファンデルポール(van der Pol)振動子の非線形リミットサイクルと統合し、10枚目の情報量子を探索する攻撃者を位相空間上の無限ループ(ハニーポット)に封じ込める機構を証明する。最後に、大英図書館所蔵『リンディスファーンの福音書』が示すトポロジカルな真正性と物理的痕跡(「ギザギザの知識」)をQFS-zkVMおよび85ナノ秒HIC物理遮断と統合する。 License & Integrity Covenant: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) with Strict No-Learn Covenant (NLL-v1.0-2026).

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