QKD parameetrite hindamine kahe universaalse räsimise järgi

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

QKD parameetrite hindamine kahe universaalse räsimise PlatoBlockchain Data Intelligence abil. Vertikaalne otsing. Ai.

Side- ja Navigatsiooniinstituut, Saksa Lennunduskeskus, Oberpfaffenhofen, 82234 Weßling, Saksamaa

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Selles artiklis pakutakse välja ja tõestatakse QKD-protokolli turvalisus, mis kasutab kahe universaalse räsimise asemel juhuslikku valimit, et hinnata biti- ja faasivahetusvigade arvu. See protokoll ületab märkimisväärselt varasemaid QKD protokolle väikeste plokkide puhul. Üldisemalt öeldes väheneb kahe universaalse räsimise QKD-protokolli erinevus asümptootilise ja lõpliku võtme kiiruse vahel kubitide arvu $n$ korral $cn^{-1}$, kus $c$ sõltub turvaparameetrist. Võrdluseks, sama erinevus ei vähene kiiremini kui $c'n^{-1/3}$ optimeeritud protokolli puhul, mis kasutab juhuslikku valimit ja millel on sama asümptootiline määr, kus $c'$ sõltub turvaparameetrist ja veast määra.

Populaarne kokkuvõte

Kvantvõtmejaotuse (QKD) protokoll võimaldab kahel kasutajal luua salajase võtme, suheldes autentitud klassikalise kanali ja täiesti ebaturvalise kvantkanali kaudu. QKD-protokolli olulised parameetrid on kvantkanali kaudu saadetavate kubitide arv, kvantkanali mürakindlus, väljundi salavõtme suurus ja turvatase.

Olemasolevad QKD-protokollid ja turvatõestused näitavad parameetrite vahelisi kompromisse: teatud arvu kubitide puhul muudab mürakindluse või turvalisuse parandamine väljundi suuruse väiksemaks. Need kompromissid on eriti tõsised, kui kubitide arv on väike, st umbes 1000–10000 XNUMX. Selline väike arv kubiteid tekib praktikas siis, kui kvantkanalit on eriti raske rakendada, näiteks kui satelliit saadab kahele maapealsele jaamale takerdunud footonipaare.

Käesolevas töös küsitakse: kas on olemas QKD-protokolle ja turvatõestusi, mis näitavad paremaid parameetrite kompromisse, eriti kui kubitide arv on väike? See esitab ühe sellise QKD-protokolli ja turvatõendi. See protokoll kasutab juhusliku valimi asemel kahte universaalset räsimist, et hinnata biti- ja faasivahetusvigade arvu, mis toob kaasa parameetrite kompromisside märkimisväärse paranemise väikese arvu kubitide puhul, kuid muudab protokolli rakendamise ka raskemaks.

► BibTeX-i andmed

@article{Ostrev2023qkdparameter, doi = {10.22331/q-2023-01-13-894}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-01-13-894}, pealkiri = {{QKD } parameetri hinnang kahe universaalse räsi abil}, autor = {Ostrev, Dimiter}, ajakiri = {{Kvant}}, issn = {2521-327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Juurdepääs Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, maht = {7}, lehekülge = {894}, kuu = jaan, aasta = {2023} }

► Viited

[1] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin ja William K. Wootters. Segaseisundi põimumine ja kvantvea korrigeerimine. Phys. Rev. A, 54:3824–3851, nov 1996. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.54.3824, doi: 10.1103/PhysRevA.54.3824
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.3824

[2] Niek J Bouman ja Serge Fehr. Proovide võtmine kvantpopulatsioonis ja rakendused. Krüptoloogia aastakonverentsis, lk 724–741. Springer, 2010. doi: 10.1007/978-3-642-14623-7_39.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-14623-7_39

[3] Gilles Brassard ja Louis Salvail. Salajase võtmega lepitus avaliku arutelu teel. Krüptograafiliste tehnikate teooria ja rakenduse töötoas, lk 410–423. Springer, 1993. doi: 10.1007/3-540-48285-7_35.
https://doi.org/10.1007/3-540-48285-7_35

[4] AR Calderbank, EM Rains, PW Shor ja NJA Sloane. Kvantvea parandus ja ortogonaalne geomeetria. Phys. Rev. Lett., 78:405–408, jaanuar 1997. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.78.405, doi: 10.1103/PhysRevLett.78.405.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.405

[5] AR Calderbank ja Peter W. Shor. Head kvantviga parandavad koodid on olemas. Phys. Rev. A, 54:1098–1105, august 1996. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.54.1098, doi: 10.1103/PhysRevA.54.1098.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.1098

[6] J.Lawrence Carter ja Mark N. Wegman. Universaalsed räsifunktsioonide klassid. Journal of Computer and System Sciences, 18(2):143–154, 1979. URL: https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022000079900448, doi: 10.1016/0022 -0000(79)90044-8.
https://doi.org/10.1016/0022-0000(79)90044-8
https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022000079900448

[7] Peeter Elias. Kahe mürarikka kanali kodeerimine. Colin Cherry, toimetaja, Information Theory, 3rd London Symposium, London, England, september 1955. Butterworthi teaduslikud väljaanded, 1956. URL: https://worldcat.org/en/title/562487502, doi: 10.1038/176773a0.
https:///doi.org/10.1038/176773a0
https:///worldcat.org/en/title/562487502

[8] Chi-Hang Fred Fung, Xiongfeng Ma ja HF Chau. Praktilised küsimused kvantvõtmejaotuse järeltöötluses. Physical Review A, 81(1), jaanuar 2010. URL: http:///dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.81.012318, doi: 10.1103/physreva.81.012318.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.81.012318

[9] Robert G. Gallager. Madala tihedusega paarsuskontrolli koodid. MIT Press, 09. 1963. doi: 10.7551/mitpress/4347.001.0001.
https:///doi.org/10.7551/mitpress/4347.001.0001

[10] Daniel Gottesman. Kvantveaparanduskoodide klass, mis küllastavad kvanthammingi sidet. Phys. Rev. A, 54:1862–1868, september 1996. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.54.1862, doi: 10.1103/PhysRevA.54.1862.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.54.1862

[11] M Koashi. Täiendavusel põhinev lihtne turvatõend kvantvõtme jaotuse kohta. New Journal of Physics, 11(4):045018, aprill 2009. URL: https://dx.doi.org/10.1088/1367-2630/11/4/045018, doi:10.1088/ 1367-2630/11/4/045018.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/4/045018

[12] Charles Ci-Wen Lim, Feihu Xu, Jian-Wei Pan ja Artur Ekert. Väikese plokipikkusega kvantvõtmejaotuse turvaanalüüs ja selle rakendamine kvantruumi kommunikatsioonis. Physical Review Letters, 126(10), märts 2021. URL: http:///dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.100501, doi:10.1103/physrevlett.126.100501.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.100501

[13] Hoi-Kwong Lo ja HF Chau. Kvantvõtme jaotuse tingimusteta turvalisus meelevaldselt pikkadel vahemaadel. Science, 283 (5410): 2050–2056, märts 1999. URL: https://doi.org/10.1126/science.283.5410.2050, doi: 10.1126/science.283.5410.2050
https:///doi.org/10.1126/science.283.5410.2050

[14] Michael A. Nielsen ja Isaac L. Chuang. Kvantarvutus ja kvantteave. Cambridge University Press, juuni 2012.
https:///doi.org/10.1017/cbo9780511976667

[15] Dimiter Ostrev. Koostatav, tingimusteta turvaline sõnumi autentimine ilma salajase võtmeta. 2019. aasta IEEE rahvusvahelisel teabeteooria sümpoosionil (ISIT), lk 622–626, 2019. doi:10.1109/ISIT.2019.8849510.
https:///doi.org/10.1109/ISIT.2019.8849510

[16] S. Pirandola, UL Andersen, L. Banchi, M. Berta, D. Bunandar, R. Colbeck, D. Englund, T. Gehring, C. Lupo, C. Ottaviani, JL Pereira, M. Razavi, J. Shamsul Shaari , M. Tomamichel, VC Usenko, G. Vallone, P. Villoresi ja P. Wallden. Edusammud kvantkrüptograafias. Adv. Opt. Photon., 12(4):1012–1236, detsember 2020. URL: http:///opg.optica.org/aop/abstract.cfm?URI=aop-12-4-1012, doi:10.1364 /AOP.361502.
https:///doi.org/10.1364/AOP.361502
http:///opg.optica.org/aop/abstract.cfm?URI=aop-12-4-1012

[17] Christopher Portmann. Võtmete taaskasutus autentimisel. IEEE Transactions on Information Theory, 60(7):4383–4396, 2014. doi:10.1109/TIT.2014.2317312.
https:///doi.org/10.1109/TIT.2014.2317312

[18] Christopher Portmann ja Renato Renner. Kvantvõtmejaotuse krüptograafiline turvalisus, 2014. URL: https:///arxiv.org/abs/1409.3525, doi:10.48550/ARXIV.1409.3525.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.1409.3525
arXiv: 1409.3525

[19] Renato Renner. Kvantvõtmejaotuse turvalisus. Doktoritöö, ETH Zürich, 2005. URL: https:///arxiv.org/abs/quant-ph/0512258, doi: 10.48550/ARXIV.QUANT-PH/0512258.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.QUANT-PH/0512258
arXiv:quant-ph/0512258

[20] Peter W. Shor ja John Preskill. Lihtne tõend bb84 kvantvõtme jaotusprotokolli turvalisuse kohta. Phys. Rev. Lett., 85:441–444, juuli 2000. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.85.441, doi: 10.1103/PhysRevLett.85.441.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.441

[21] Andrew Steane. Mitmeosakeste interferents ja kvantvigade korrigeerimine. Londoni Kuningliku Seltsi toimetised. A-seeria: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 452(1954):2551–2577, 1996. URL: https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.1996.0136:10.1098. /rspa.1996.0136.
https:///doi.org/10.1098/rspa.1996.0136

[22] W. Forrest Stinespring. Positiivsed funktsioonid c*-algebratel. Proceedings of the American Mathematical Society, 6(2):211–216, 1955. URL: http:///www.jstor.org/stable/2032342, doi:10.2307/2032342.
https:///doi.org/10.2307/2032342
http:///www.jstor.org/stable/2032342

[23] Marco Tomamichel ja Anthony Leverrier. Suures osas iseseisev ja täielik turvatõend kvantvõtmete levitamiseks. Quantum, 1:14, juuli 2017. URL: http:///dx.doi.org/10.22331/q-2017-07-14-14, doi:10.22331/q-2017-07-14- 14.
https://doi.org/10.22331/q-2017-07-14-14

[24] Marco Tomamichel, Charles Ci Wen Lim, Nicolas Gisin ja Renato Renner. Tihe lõpliku võtmega analüüs kvantkrüptograafia jaoks. Nature communications, 3(1):1–6, 2012. doi:10.1038/ncomms1631.
https:///doi.org/10.1038/ncomms1631

[25] Mark N. Wegman ja J. Lawrence Carter. Uued räsifunktsioonid ja nende kasutamine autentimisel ja seadistuste võrdsuses. Journal of Computer and System Sciences, 22(3):265–279, 1981. URL: https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022000081900337, doi: 10.1016/0022 -0000(81)90033-7.
https://doi.org/10.1016/0022-0000(81)90033-7
https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022000081900337

[26] Juan Yin, Yu-Huai Li, Sheng-Kai Liao, Meng Yang, Yuan Cao, Liang Zhang, Ji-Gang Ren, Wen-Qi Cai, Wei-Yue Liu, Shuang-Lin Li jt. Põimumispõhine turvaline kvantkrüptograafia üle 1,120 kilomeetri. Nature, 582 (7813): 501–505, 2020. doi: 10.1038/s41586-020-2401-y.
https:///doi.org/10.1038/s41586-020-2401-y

Viidatud

[1] Manuel B. Santos, Paulo Mateus ja Chrysoula Vlachou, "Quantum Universally Composable Oblivious Linear Evaluation", arXiv: 2204.14171.

[2] Dimiter Ostrev, Davide Orsucci, Francisco Lázaro ja Balazs Matuz, "Kvant-Calderbank-Shor-Steane'i koodide klassikalise tootekoodi konstruktsioonid", arXiv: 2209.13474.

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2023-01-14 11:00:11). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

On Crossrefi viidatud teenus teoste viitamise andmeid ei leitud (viimane katse 2023-01-14 11:00:09).

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-01-13-894/

Ajatempel: Jaanuar 13, 2023

Ajatempel: Veebruar 9, 2023

QKD parameetri hindamine kahe universaalse räsi abil

Taasavaldanud Platon

Abstraktne

Populaarne kokkuvõte

► BibTeX-i andmed

► Viited

Viidatud

Veel alates Quantum Journal

MAX-CUTi pidevad kvantkõnnid on kuumad

Kattunud rühmitamise mõõtmine: ühtne raamistik kvantolekute mõõtmiseks

Üldised uskumuste levitamise algoritmid pinnakoodide dekodeerimiseks

Kahetasandilise mehaanilise süsteemi kvantmanipulatsioon

Kaheväljalise kvantvõtme jaotuse jõudluse parandamine eelise destilleerimistehnoloogia abil

Relativistlik diskreetne aegruumi formuleering 3+1 QED

Optimaalsete fermion-kubiti vastete leidmine algoritmilise loenduse abil

Siin tuleb SU(N): mitme muutujaga kvantväravad ja gradiendid

Sidus tagasiside optomehaanilistes süsteemides külgriba lahendamata režiimis

Mobiilsideautomaatide dekooder müra nihkega kohandatud värvikoodi jaoks

Tonksi gaasi dünaamiline paljude kehade ümberpaigutamise üleminek kvaasiperioodilises sõidupotentsiaalis

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto