Mejora del rendimiento de la distribución de claves cuánticas de campo doble con tecnología de destilación ventajosa

Mejora del rendimiento de la distribución de claves cuánticas de campo doble con tecnología de destilación ventajosa

Marca de tiempo: 6 de diciembre de 2023 10:19 a.m.
Mejora del rendimiento de la distribución de claves cuánticas de campo gemelo con la tecnología de destilación de ventajas PlatoBlockchain Data Intelligence. Búsqueda vertical. Ai.

Hong-Wei Li1, Rui-Qiang Wang2, Chun-Mei Zhang3y Qing-Yu Cai4

1Laboratorio clave de información cuántica y criptografía de Henan, SSF IEU, Zhengzhou 450000, China
2Laboratorio clave CAS de información cuántica, Universidad de Ciencia y Tecnología de China, Hefei, Anhui 230026, China
3Instituto de Información y Tecnología Cuánticas, Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Nanjing, Nanjing 210003, China
4Escuela de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones, Universidad de Hainan, Haikou 570228, China

¿Encuentra este documento interesante o quiere discutirlo? Scite o deje un comentario en SciRate.

Resumen

En este trabajo, aplicamos el método de destilación de ventajas para mejorar el rendimiento de un sistema práctico de distribución de claves cuánticas de campo gemelo bajo un ataque colectivo. En comparación con el resultado del análisis anterior proporcionado por Maeda, Sasaki y Koashi [Nature Communication 10, 3140 (2019)], la distancia de transmisión máxima obtenida por nuestro método de análisis aumentará de 420 km a 470 km. Al aumentar el error de desalineación independiente de las pérdidas al 12%, el método de análisis anterior no puede superar el límite entre velocidad y distancia. Sin embargo, nuestro método de análisis aún puede superar el límite tasa-distancia cuando el error de desalineación es del 16%. Más sorprendentemente, demostramos que la distribución de claves cuánticas de campos gemelos puede generar una clave segura positiva incluso si el error de desalineación es cercano al 50%, por lo que nuestro método de análisis puede mejorar significativamente el rendimiento de un sistema práctico de distribución de claves cuánticas de campos gemelos.

► datos BibTeX

► referencias

[ 1 ] Charles H. Bennett y Gilles Brassard. “Criptografía cuántica: distribución de claves públicas y lanzamiento de monedas”. Informática teórica 560, 7–11 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025

[ 2 ] Hoi-Kwong Lo y Hoi Fung Chau. "Seguridad incondicional de la distribución de claves cuánticas en distancias arbitrariamente largas". Ciencia 283, 2050-2056 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.283.5410.2050

[ 3 ] Peter W. Shor y John Preskill. “Prueba simple de seguridad del protocolo de distribución de claves cuánticas bb84”. Cartas de revisión física 85, 441 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.441

[ 4 ] Renato Renner. “Seguridad de la distribución de claves cuánticas”. Revista internacional de información cuántica 6, 1–127 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749908003256

[ 5 ] Valerio Scarani, Helle Bechmann-Pasquinucci, Nicolas J Cerf, Miloslav Dušek, Norbert Lütkenhaus y Momtchil Peev. "La seguridad de la distribución práctica de claves cuánticas". Reseñas de Física Moderna 81, 1301 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1301

[ 6 ] Hong-Wei Li, Shuang Wang, Jing-Zheng Huang, Wei Chen, Zhen-Qiang Yin, Fang-Yi Li, Zheng Zhou, Dong Liu, Yang Zhang, Guang-Can Guo, et al. "Atacar un sistema práctico de distribución de claves cuánticas con divisor de haz dependiente de la longitud de onda y fuentes de múltiples longitudes de onda". Revisión física A 84, 062308 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.062308

[ 7 ] Lars Lydersen, Carlos Wiechers, Christoffer Wittmann, Dominique Elser, Johannes Skaar y Vadim Makarov. "Hackeo de sistemas criptográficos cuánticos comerciales mediante iluminación brillante personalizada". Fotónica de la naturaleza 4, 686–689 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2010.214

[ 8 ] Hong-Wei Li, Zheng-Mao Xu y Qing-Yu Cai. "La pequeña aleatoriedad imperfecta restringe la seguridad de la distribución de claves cuánticas". Revisión física A 98, 062325 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062325

[ 9 ] Samuel L. Braunstein y Stefano Pirandola. "Distribución de claves cuánticas sin canales laterales". Cartas de revisión física 108, 130502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130502

[ 10 ] Hoi-Kwong Lo, Marcos Curty y Bing Qi. "Distribución de claves cuánticas independiente del dispositivo de medición". Cartas de revisión física 108, 130503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130503

[ 11 ] Leong-Chuan Kwek, Lin Cao, Wei Luo, Yunxiang Wang, Shihai Sun, Xiangbin Wang y Ai Qun Liu. "Distribución de claves cuánticas basada en chips". Boletín AAPPS 31 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s43673-021-00017-0

[ 12 ] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza, Carlo Ottaviani y Leonardo Banchi. "Límites fundamentales de las comunicaciones cuánticas sin repetidores". Comunicaciones de la naturaleza 8, 15043 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15043

[ 13 ] Marco Lucamarini, Zhiliang L Yuan, James F Dynes y Andrew J Shields. "Superar el límite velocidad-distancia de la distribución de claves cuánticas sin repetidores cuánticos". Naturaleza 557, 400–403 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0066-6

[ 14 ] Xiongfeng Ma, Pei Zeng y Hongyi Zhou. "Distribución de claves cuánticas de coincidencia de fases". Revisión física X 8, 031043 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031043

[ 15 ] Xiang-Bin Wang, Zong-Wen Yu y Xiao-Long Hu. "Distribución de claves cuánticas de campo gemelo con gran error de desalineación". Revisión física A 98, 062323 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062323

[ 16 ] Chaohan Cui, Zhen-Qiang Yin, Rong Wang, Wei Chen, Shuang Wang, Guang-Can Guo y Zheng-Fu Han. "Distribución de claves cuánticas de campo gemelo sin postselección de fase". Revisión Física Aplicada 11, 034053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.11.034053

[ 17 ] Marcos Curty, Koji Azuma y Hoi-Kwong Lo. "Prueba de seguridad simple del protocolo de distribución de claves cuánticas de tipo campo doble". npj Información cuántica 5, 64 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0175-6

[ 18 ] Jie Lin y Norbert Lütkenhaus. "Análisis de seguridad simple de la distribución de claves cuánticas independientes del dispositivo de medición de coincidencia de fases". Revisión física A 98, 042332 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042332

[ 19 ] Kento Maeda, Toshihiko Sasaki y Masato Koashi. "Distribución de claves cuánticas sin repetidores con análisis eficiente de claves finitas superando el límite de velocidad-distancia". Comunicaciones de la naturaleza 10, 3140 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-019-11008-z

[ 20 ] Guillermo Currás-Lorenzo, Álvaro Navarrete, Koji Azuma, Go Kato, Marcos Curty y Mohsen Razavi. "Seguridad estricta de claves finitas para la distribución de claves cuánticas de campos gemelos". npj Información cuántica 7, 22 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-020-00345-3

[ 21 ] Guillermo Currás-Lorenzo, Lewis Wooltorton y Mohsen Razavi. "Distribución de claves cuánticas de campo gemelo con aleatorización de fase totalmente discreta". Revisión Física Aplicada 15, 014016 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.014016

[ 22 ] Minder M, Pittaluga M, Roberts GL, Lucamarini M, Dynes JF, Yuan ZL y Shields AJ. "Distribución experimental de claves cuánticas más allá de la capacidad de claves secretas sin repetidores". Fotónica de la naturaleza 13, 334–338 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-019-0377-7

[ 23 ] Xiaoqing Zhong, Jianyong Hu, Marcos Curty, Li Qian y Hoi-Kwong Lo. "Demostración experimental de prueba de principio de la distribución de claves cuánticas de tipo campo gemelo". Cartas de revisión física 123, 100506 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100506

[ 24 ] Yang Liu, Zong-Wen Yu, Weijun Zhang, Jian-Yu Guan, Jiu-Peng Chen, Chi Zhang, Xiao-Long Hu, Hao Li, Cong Jiang, Jin Lin, et al. “Distribución experimental de claves cuánticas de campo gemelo mediante envío o no envío”. Cartas de revisión física 123, 100505 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100505

[ 25 ] Shuang Wang, De-Yong He, Zhen-Qiang Yin, Feng-Yu Lu, Chao-Han Cui, Wei Chen, Zheng Zhou, Guang-Can Guo y Zheng-Fu Han. "Superar el límite fundamental de velocidad-distancia en un sistema de distribución de claves cuánticas de prueba de principio". Revisión física X 9, 021046 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021046

[ 26 ] Hui Liu, Cong Jiang, Hao-Tao Zhu, Mi Zou, Zong-Wen Yu, Xiao-Long Hu, Hai Xu, Shizhao Ma, Zhiyong Han, Jiu-Peng Chen, Yunqi Dai, Shi-Biao Tang, Weijun Zhang, Hao Li, Lixing You, Zhen Wang, Yong Hua, Hongkun Hu, Hongbo Zhang, Fei Zhou, Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang, Teng-Yun Chen y Jian-Wei Pan. "Prueba de campo de distribución de claves cuánticas de campo gemelo mediante envío o no envío a lo largo de 428 km". Cartas de revisión física 126, 250502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.250502

[ 27 ] Jiu-Peng Chen, Chi Zhang, Yang Liu, Cong Jiang, Wei-Jun Zhang, Zhi-Yong Han, Shi-Zhao Ma, Xiao-Long Hu, Yu-Huai Li, Hui Liu, Fei Zhou, Hai-Feng Jiang, Teng-Yun Chen, Hao Li, Li-Xing You, Zhen Wang, Xiang-Bin Wang, Qiang Zhang y Jian-Wei Pan. "Distribución de claves cuánticas de campo gemelo sobre una fibra óptica de 511 km que une dos áreas metropolitanas distantes". Fotónica de la naturaleza 15, 570–575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-021-00828-5

[ 28 ] Shuang Wang, Zhen-Qiang Yin, De-Yong He, Wei Chen, Rui-Qiang Wang, Peng Ye, Yao Zhou, Guan-Jie Fan-Yuan, Fang-Xiang Wang, Yong-Gang Zhu, Pavel V Morozov, Alexander V Divochiy, Zheng Zhou, Guang-Can Guo y Zheng-Fu Han. "Distribución de claves cuánticas de campo doble en fibra de 830 km". Fotónica de la naturaleza 16, 154–161 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-021-00928-2

[ 29 ] Hua-Lei Yin y Zeng-Bing Chen. "Distribución de claves cuánticas de campos gemelos basada en estados coherentes". Informes científicos 9, 14918 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-019-50429-0

[ 30 ] Mario Mastriani y Sundaraja Sitharama Iyengar. “Repetidores cuánticos de satélites para una Internet cuántica”. Ingeniería cuántica 2, e55 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1002/​que2.55

[ 31 ] Xiao-Min Hu, Cen-Xiao Huang, Yu-Bo Sheng, Lan Zhou, Bi-Heng Liu, Yu Guo, Chao Zhang, Wen-Bo Xing, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li y Guang-Can Guo. “Purificación por entrelazamiento a larga distancia para la comunicación cuántica”. Cartas de revisión física 126, 010503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.010503

[ 32 ] Gui-Lu Long, Dong Pan, Yu-Bo Sheng, Qikun Xue, Jianhua Lu y Lajos Hanzo. "Un camino evolutivo para la Internet cuántica basada en repetidores clásicos seguros". Red IEEE 36, 82–88 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1109/​MNET.108.2100375

[ 33 ] Ueli M Maurer. “Acuerdo clave secreto mediante discusión pública a partir de información común”. Transacciones IEEE sobre teoría de la información 39, 733–742 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.256484

[ 34 ] Barbara Kraus, Cyril Branciard y Renato Renner. "Seguridad de los protocolos de distribución de claves cuánticas que utilizan comunicación clásica bidireccional o pulsos coherentes débiles". Revisión física A 75, 012316 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012316

[ 35 ] Joonwoo Bae y Antonio Acín. "Destilación de claves de canales cuánticos utilizando protocolos de comunicación bidireccionales". Revisión física A 75, 012334 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012334

[ 36 ] Gláucia Murta, Filip Rozpędek, Jérémy Ribeiro, David Elkouss y Stephanie Wehner. “Tasas de claves para protocolos de distribución de claves cuánticas con ruido asimétrico”. Revisión física A 101, 062321 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.062321

[ 37 ] Ernest Y.-Z. Tan, Charles C.-W. Lim y Renato Renner. "Destilación de ventajas para la distribución de claves cuánticas independiente del dispositivo". Cartas de revisión física 124, 020502 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.020502

[ 38 ] Dagmar Bruss. "Escuchas óptimas en criptografía cuántica con seis estados". Cartas de revisión física 81, 3018 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.3018

[ 39 ] Won-Young Hwang. “Distribución de claves cuánticas con altas pérdidas: hacia una comunicación global segura”. Cartas de revisión física 91, 057901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.057901

[ 40 ] Xiang-Bin Wang. "Vencer el ataque de división del número de fotones en criptografía cuántica práctica". Cartas de revisión física 94, 230503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230503

[ 41 ] Hoi-Kwong Lo, Xiongfeng Ma y Kai Chen. "Distribución de claves cuánticas en estado señuelo". Cartas de revisión física 94, 230504 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230504

[ 42 ] Hong-Wei Li, Chun-Mei Zhang, Mu-Sheng Jiang y Qing-Yu Cai. "Mejora del rendimiento de la distribución práctica de claves cuánticas en estado señuelo con tecnología de destilación ventajosa". Física de las Comunicaciones 5, 53 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-022-00831-4

[ 43 ] Daniel Gottesman y Hoi-Kwong Lo. “Prueba de seguridad de la distribución de claves cuánticas con comunicaciones clásicas bidireccionales”. Transacciones IEEE sobre teoría de la información 49, 457–475 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2002.807289

[ 44 ] Rui-Qiang Wang, Chun-Mei Zhang, Zhen-Qiang Yin, Hong-Wei Li, Shuang Wang, Wei Chen, Guang-Can Guo y Zheng-Fu Han. "Distribución de claves cuánticas de coincidencia de fases con destilación de ventajas". Nueva Revista de Física 24, 073049 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac8115

[ 45 ] Zong-Wen Yu, Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Hai Xu y Xiang-Bin Wang. "Envío o no envío de distribución de claves cuánticas de campos gemelos en la práctica". Informes científicos 9, 3080 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-019-39225-y

[ 46 ] Hai Xu, Zong-Wen Yu, Cong Jiang, Xiao-Long Hu y Xiang-Bin Wang. "Distribución de claves cuánticas de campo gemelo con envío o no envío: romper la tasa de claves de transmisión directa". Revisión física A 101, 042330 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.042330

[ 47 ] Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Zong-Wen Yu y Xiang-Bin Wang. "Protocolo de campo gemelo de envío o no envío para distribución de claves cuánticas con parámetros de fuente asimétricos". Revisión física A 100, 062337 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.062337

[ 48 ] Marco Tomamichel. "Un marco para la teoría de la información cuántica no asintótica". Tesis doctoral. ETH Zúrich. Zúrich (2012).
https: / / doi.org/ 10.3929 / ethz-a-7356080

[ 49 ] Jaikumar Radhakrishnan y Amnon Ta-Shma. "Límites para dispersores, extractores y superconcentradores de profundidad dos". Revista SIAM de Matemáticas Discretas 13, 2–24 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0895480197329508

[ 50 ] Wassily Hoeffding. "Las desigualdades de probabilidad para sumas de variables aleatorias delimitadas". Revista de la Asociación Estadounidense de Estadística 58, 13–30 (1963).
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2282952

Citado por

[1] Li-Wen Hu, Chun-Mei Zhang y Hong-Wei Li, “Distribución práctica de claves cuánticas independientes del dispositivo de medición con destilación de ventajas”, Procesamiento de información cuántica 22 1, 77 (2023).

[2] Xin Liu, Di Luo, Zhenrong Zhang y Kejin Wei, “Distribución de claves cuánticas de emparejamiento de modos con destilación de ventajas”, Revisión física A 107 6, 062613 (2023).

[3] Rui-Qiang Wang, Chun-Mei Zhang, Zhen-Qiang Yin, Hong-Wei Li, Shuang Wang, Wei Chen, Guang-Can Guo y Zheng-Fu Han, “Distribución de claves cuánticas de coincidencia de fases con destilación de ventajas ”, Nueva revista de física 24 7, 073049 (2022).

[4] Xiao-Lei Jiang, Yang Wang, Jia-Ji Li, Yi-Fei Lu, Chen-Peng Hao, Chun Zhou y Wan-Su Bao, "Mejorar el rendimiento de la distribución de claves cuánticas independiente del marco de referencia con ventaja tecnología de destilación”, Óptica Express 31 6, 9196 (2023).

[5] Jian-Rong Zhu, Chun-Mei Zhang, Rong Wang y Hong-Wei Li, “Distribución de claves cuánticas independiente del marco de referencia con destilación de ventajas”, Cartas ópticas 48 3, 542 (2023).

[6] Kailu Zhang, Jingyang Liu, Huajian Ding, Xingyu Zhou, Chunhui Zhang y Qin Wang, “Distribución de claves cuánticas independientes del dispositivo de medición asimétrica mediante destilación ventajosa”, Entropía 25 8, 1174 (2023).

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2023-12-07 03:31:43). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

On Servicio citado por Crossref no se encontraron datos sobre las obras citadas (último intento 2023-12-07 03:31:39).

Este documento se publica en Quantum bajo el Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional (CC BY 4.0) licencia. Los derechos de autor permanecen con los titulares de derechos de autor originales, como los autores o sus instituciones.

Sello de tiempo:

Mas de Diario cuántico