بهبود عملکرد توزیع کلید کوانتومی دو میدانی با استفاده از فناوری تقطیر مزیت

بازنشر افلاطون

دنبال: 0

بهبود عملکرد توزیع کلید کوانتومی دو میدانی با فناوری تقطیر مزیت، هوش داده پلاتوبلاک چین. جستجوی عمودی Ai.

هونگ وی لی¹، روئی-کیانگ وانگ²، چون-می ژانگ³و چینگ یو کای⁴

¹آزمایشگاه کلید هنان اطلاعات کوانتومی و رمزنگاری، SSF IEU، ژنگژو 450000، چین
²آزمایشگاه کلیدی CAS اطلاعات کوانتومی، دانشگاه علم و صنعت چین، هفی، آنهویی 230026، چین
³موسسه اطلاعات و فناوری کوانتومی، دانشگاه پست و مخابرات نانجینگ، نانجینگ 210003، چین
⁴دانشکده مهندسی اطلاعات و ارتباطات، دانشگاه هاینان، هایکو 570228، چین

این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.

چکیده

در این کار، ما از روش تقطیر مزیت برای بهبود عملکرد یک سیستم توزیع کلید کوانتومی دو میدانی عملی تحت حمله جمعی استفاده می‌کنیم. در مقایسه با نتیجه تحلیل قبلی ارائه شده توسط Maeda، Sasaki و Koashi [ارتباط طبیعت 10، 3140 (2019)]، حداکثر فاصله انتقال به‌دست‌آمده با روش تحلیل ما از 420 کیلومتر به 470 کیلومتر افزایش می‌یابد. با افزایش خطای ناهماهنگی مستقل از ضرر به 12٪، روش تجزیه و تحلیل قبلی نمی تواند بر کران فاصله فاصله غلبه کند. با این حال، روش تجزیه و تحلیل ما هنوز هم می تواند زمانی که خطای ناهماهنگی 16٪ است، بر کران فاصله-فاصله غلبه کند. شگفت‌آورتر اینکه، ما ثابت می‌کنیم که توزیع کلید کوانتومی میدان دوقلو می‌تواند کلید امن مثبت ایجاد کند، حتی اگر خطای ناهماهنگی نزدیک به 50٪ باشد، بنابراین روش تحلیل ما می‌تواند عملکرد یک سیستم توزیع کلید کوانتومی دو میدانی عملی را به طور قابل‌توجهی بهبود بخشد.

► داده های BibTeX

@article{Li2023improving, doi = {10.22331/q-2023-12-06-1201}، url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-12-06-1201}، عنوان = {بهبود عملکرد توزیع کلید کوانتومی دو میدانی با فناوری تقطیر مزیت}، نویسنده = {Li، Hong-Wei and Wang، Rui-Qiang and Zhang، Chun-Mei and Cai، Qing-Yu}، مجله = {{Quantum}}، issn = {2521-327X}، ناشر = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}، جلد = {7}، صفحات = {1201}، ماه = دسامبر، سال = {2023 }

◄ مراجع

[1] چارلز اچ. بنت و ژیل براسارد. رمزنگاری کوانتومی: توزیع کلید عمومی و پرتاب سکه علوم کامپیوتر نظری 560، 7-11 (2014).
https://doi.org/10.1016/j.tcs.2014.05.025

[2] Hoi-Kwong Lo و Hoi Fung Chau. "امنیت بی قید و شرط توزیع کلید کوانتومی در فواصل خودسرانه". Science 283, 2050-2056 (1999).
https://doi.org/10.1126/science.283.5410.2050

[3] پیتر دبلیو شور و جان پرسکیل. “اثبات ساده امنیت پروتکل توزیع کلید کوانتومی bb84”. Physical Review Letters 85, 441 (2000).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.85.441

[4] رناتو رنر. "امنیت توزیع کلید کوانتومی". مجله بین المللی اطلاعات کوانتومی 6، 1-127 (2008).
https://doi.org/10.1142/S0219749908003256

[5] والریو اسکارانی، هله بچمن-پاسکوینوچی، نیکلاس جی سرف، میلوسلاو دوشک، نوربرت لوتکنهاوس، و مامچیل پیف. امنیت توزیع کلید کوانتومی عملی Reviews of Modern Physics 81, 1301 (2009).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.81.1301

[6] هونگ وی لی، شوانگ وانگ، جینگ ژنگ هوانگ، وی چن، ژن کیانگ یین، فانگ یی لی، ژنگ ژو، دونگ لیو، یانگ ژانگ، گوانگ-کان گوو و همکاران. "حمله به یک سیستم توزیع کلید کوانتومی کاربردی با پرتوهای شکاف دهنده و منابع چند طول موج وابسته به طول موج". بررسی فیزیکی A 84, 062308 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.84.062308

[7] لارس لیدرسن، کارلوس ویچرز، کریستوفر ویتمن، دومینیک السر، یوهانس اسکار و وادیم ماکاروف. "هک سیستم های رمزنگاری کوانتومی تجاری با استفاده از نورپردازی روشن". Nature Photonics 4، 686-689 (2010).
https://doi.org/10.1038/nphoton.2010.214

[8] هونگ وی لی، ژنگ مائو ژو و چینگ یو کائی. تصادفی ناقص کوچک امنیت توزیع کلید کوانتومی را محدود می کند. بررسی فیزیکی A 98, 062325 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.062325

[9] ساموئل ال براونشتاین و استفانو پیراندولا. “توزیع کلید کوانتومی بدون کانال جانبی”. Physical Review Letters 108, 130502 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.130502

[10] هوی کوانگ لو، مارکوس کورتی و بینگ چی. توزیع کلید کوانتومی مستقل از دستگاه اندازه گیری. Physical Review Letters 108, 130503 (2012).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.130503

[11] لئونگ چوان کوک، لین کائو، وی لو، یونشیانگ وانگ، شیهای سان، شیانگبین وانگ و آی کون لیو. توزیع کلید کوانتومی مبتنی بر تراشه AAPPS بولتن 31 (2021).
https://doi.org/10.1007/s43673-021-00017-0

[12] استفانو پیراندولا، ریکاردو لورنزا، کارلو اوتاویانی و لئوناردو بانچی. "محدودیت های اساسی ارتباطات کوانتومی بدون تکرار". Nature Communications 8، 15043 (2017).
https://doi.org/10.1038/ncomms15043

[13] مارکو لوکامارینی، ژیلیانگ ال یوان، جیمز اف داینز و اندرو جی شیلدز. "غلبه بر محدودیت سرعت-فاصله توزیع کلید کوانتومی بدون تکرار کننده های کوانتومی". Nature 557, 400-403 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0066-6

[14] Xiongfeng Ma، Pei Zeng و Hongyi Zhou. "توزیع کلید کوانتومی تطبیق فاز". بررسی فیزیکی X 8, 031043 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.031043

[15] شیانگ بن وانگ، زونگ ون یو و شیائو لانگ هو. "توزیع کلید کوانتومی دو میدانی با خطای عدم تراز بزرگ". بررسی فیزیکی A 98, 062323 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.062323

[16] چائوهان کوی، ژن-کیانگ یین، رونگ وانگ، وی چن، شوانگ وانگ، گوانگ-کان گوو و ژنگ-فو هان. "توزیع کلید کوانتومی دو میدانی بدون پس انتخاب فاز". بررسی فیزیکی اعمال شده 11، 034053 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.11.034053

[17] مارکوس کورتی، کوجی آزوما و هوی کوانگ لو. "اثبات امنیتی ساده پروتکل توزیع کلید کوانتومی نوع دو میدانی". npj Quantum Information 5, 64 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0175-6

[18] جی لین و نوربرت لوتکنهاوس. "تجزیه و تحلیل امنیتی ساده اندازه گیری تطبیق فاز - توزیع کلید کوانتومی مستقل از دستگاه". بررسی فیزیکی A 98, 042332 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.042332

[19] کنتو مائدا، توشیهیکو ساساکی و ماساتو کواشی. "توزیع کلید کوانتومی بدون تکرار با تحلیل کلید محدود کارآمد با غلبه بر محدودیت سرعت-فاصله". Nature Communications 10, 3140 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41467-019-11008-z

[20] گیرمو کوراس-لورنزو، آلوارو ناوارته، کوجی آزوما، گو کاتو، مارکوس کورتی و محسن رضوی. "امنیت دقیق کلید محدود برای توزیع کلید کوانتومی دو میدانی". npj Quantum Information 7، 22 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00345-3

[21] گیلرمو کوراس لورنزو، لوئیس وولتورتون و محسن رضوی. "توزیع کلید کوانتومی دو میدانی با تصادفی سازی فاز کاملاً گسسته". بررسی فیزیکی اعمال شده در 15، 014016 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.014016

[22] M Minder، M Pittaluga، GL Roberts، M Lucamarini، JF Dynes، ZL Yuan و AJ Shields. "توزیع کلید کوانتومی تجربی فراتر از ظرفیت کلید مخفی بدون تکرار". Nature Photonics 13، 334-338 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41566-019-0377-7

[23] Xiaoqing Zhong، Jianyong Hu، Marcos Curty، Li Qian و Hoi-Kwong Lo. "نمایش تجربی اثبات اصل توزیع کلید کوانتومی نوع میدان دوقلو". Physical Review Letters 123, 100506 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.100506

[24] یانگ لیو، زونگ-ون یو، ویجون ژانگ، جیان-یو گوان، جیو-پنگ چن، چی ژانگ، شیائو-لونگ هو، هائو لی، کونگ جیانگ، جین لین، و همکاران. "توزیع کلید کوانتومی دو میدانی تجربی از طریق ارسال یا عدم ارسال". Physical Review Letters 123, 100505 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.100505

[25] شوانگ وانگ، دی یونگ هه، ژن-کیانگ یین، فنگ یو لو، چائو هان کوئی، وی چن، ژنگ ژو، گوانگ-کان گوو و ژنگ-فو هان. شکستن حد فاصلۀ سرعت در یک سیستم توزیع کلید کوانتومی اثبات اصل. بررسی فیزیکی X 9، 021046 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.021046

[26] هوی لیو، کونگ جیانگ، هائو-تائو ژو، می زو، زونگ-ون یو، شیائو-لونگ هو، های زو، شیژائو ما، ژیونگ هان، جیو-پنگ چن، یونچی دای، شی-بیائو تانگ، ویجون ژانگ، هائو لی، لیکسینگ یو، ژن وانگ، یونگ هوآ، هونگکون هو، هونگبو ژانگ، فی ژو، کیانگ ژانگ، شیانگ-بین وانگ، تنگ-یون چن، و جیان-وی پان. "آزمون میدانی توزیع کلید کوانتومی دو میدانی از طریق ارسال یا عدم ارسال بیش از 428 کیلومتر". Physical Review Letters 126, 250502 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.250502

[27] جیو پنگ چن، چی ژانگ، یانگ لیو، کونگ جیانگ، وی جون ژانگ، ژی یونگ هان، شی ژائو ما، شیائو لانگ هو، یو هوآی لی، هوی لیو، فی ژو، های فنگ جیانگ، تنگ یون چن، هائو لی، لی زینگ یو، ژن وانگ، شیانگ بین وانگ، کیانگ ژانگ و جیان وی پان. "توزیع کلید کوانتومی دو میدانی بر روی یک فیبر نوری 511 کیلومتری که دو منطقه شهری دوردست را به هم متصل می کند". Nature Photonics 15، 570-575 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00828-5

[28] شوانگ وانگ، ژن-کیانگ یین، دی یونگ هه، وی چن، روئی-کیانگ وانگ، پنگ یه، یائو ژو، گوان-جی فن-یوان، فانگ-ژیانگ وانگ، یونگ-گانگ ژو، پاول وی موروزوف، الکساندر پنجم دیووچی، ژنگ ژو، گوانگ کان گو و ژنگ فو هان. "توزیع کلید کوانتومی دو میدانی در فیبر 830 کیلومتر". Nature Photonics 16، 154-161 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00928-2

[29] هوآ لی یین و زنگ بینگ چن. توزیع کلید کوانتومی دو میدانی مبتنی بر حالت منسجم گزارش های علمی 9، 14918 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-50429-0

[30] ماریو ماستریانی و سونداراجا سیتاراما آیینگار. "تکرار کننده های کوانتومی ماهواره ای برای اینترنت کوانتومی". Quantum Engineering 2, e55 (2020).
https://doi.org/10.1002/que2.55

[31] شیائو مین هو، سن شیائو هوانگ، یو-بو شنگ، لان ژو، بی-هنگ لیو، یو گو، چائو ژانگ، ون-بو زینگ، یون-فنگ هوانگ، چوان-فنگ لی و گوانگ-کان گو. "تصفیه درهم تنیدگی از راه دور برای ارتباطات کوانتومی". Physical Review Letters 126, 010503 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.010503

[32] گی-لو لانگ، دونگ پان، یو-بو شنگ، چیکون ژو، جیانهوا لو و لاجوس هانزو. "یک مسیر تکاملی برای اینترنت کوانتومی با تکیه بر تکرار کننده های کلاسیک ایمن". IEEE Network 36, 82-88 (2022).
https://doi.org/10.1109/MNET.108.2100375

[33] اولی ام ماورر. "توافق کلیدی سری با بحث عمومی از اطلاعات مشترک". IEEE Transactions on Information Theory 39, 733-742 (1993).
https://doi.org/10.1109/18.256484

[34] باربارا کراوس، سیریل برانسیارد و رناتو رنر. "امنیت پروتکل های توزیع کلید کوانتومی با استفاده از ارتباطات کلاسیک دو طرفه یا پالس های منسجم ضعیف". بررسی فیزیکی A 75, 012316 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012316

[35] جون وو بائه و آنتونیو آسین. "تقطیر کلید از کانال های کوانتومی با استفاده از پروتکل های ارتباطی دو طرفه". بررسی فیزیکی A 75, 012334 (2007).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012334

[36] گلوسیا مورتا، فیلیپ روزپدک، ژرمی ریبیرو، دیوید الکوس و استفانی وهنر. نرخ های کلیدی برای پروتکل های توزیع کلید کوانتومی با نویز نامتقارن. بررسی فیزیکی A 101, 062321 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.101.062321

[37] ارنست Y.-Z. تان، چارلز سی.-دبلیو. لیم و رناتو رنر. "مزایای تقطیر برای توزیع کلید کوانتومی مستقل از دستگاه". نامه های بررسی فیزیکی 124، 020502 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.020502

[38] داگمار بروس. استراق سمع بهینه در رمزنگاری کوانتومی با شش حالت Physical Review Letters 81, 3018 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.81.3018

[39] وون-یونگ هوانگ. "توزیع کلید کوانتومی با تلفات زیاد: به سوی ارتباطات ایمن جهانی". Physical Review Letters 91, 057901 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.91.057901

[40] شیانگ بن وانگ. "غلبه بر حمله تقسیم فوتون در رمزنگاری کوانتومی عملی". نامه های مروری فیزیکی 94, 230503 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.230503

[41] هوی کوانگ لو، شیونگ فنگ ما و کای چن. “توزیع کلید کوانتومی حالت فریب”. نامه های مروری فیزیکی 94, 230504 (2005).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.230504

[42] هونگ وی لی، چون می ژانگ، مو شنگ جیانگ و چینگ یو کائی. "بهبود عملکرد توزیع کلید کوانتومی حالت فریب عملی با فناوری تقطیر مزیت". فیزیک ارتباطات 5، 53 (2022).
https://doi.org/10.1038/s42005-022-00831-4

[43] دانیل گوتسمن و هوی کوانگ لو. "اثبات امنیت توزیع کلید کوانتومی با ارتباطات کلاسیک دو طرفه". IEEE Transactions on Information Theory 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 و Zheng-Fu Han. "توزیع کلید کوانتومی تطبیق فاز با تقطیر مزیت". مجله جدید فیزیک 24, 073049 (2022).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac8115

[45] زونگ ون یو، شیائو لانگ هو، کونگ جیانگ، های زو و شیانگ بن وانگ. "ارسال یا عدم ارسال توزیع کلید کوانتومی دو میدانی در عمل". گزارش های علمی 9، 3080 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-39225-y

[46] های زو، زونگ-ون یو، کونگ جیانگ، شیائو-لونگ هو، و شیانگ-بین وانگ. توزیع کلید کوانتومی دو میدانی ارسال یا عدم ارسال: شکستن نرخ کلید انتقال مستقیم. بررسی فیزیکی A 101، 042330 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.101.042330

[47] شیائو لانگ هو، کونگ جیانگ، زونگ ون یو و شیانگ بن وانگ. "پروتکل دو میدانی ارسال یا عدم ارسال برای توزیع کلید کوانتومی با پارامترهای منبع نامتقارن". بررسی فیزیکی A 100, 062337 (2019).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.100.062337

[48] مارکو تومایکل. چارچوبی برای نظریه اطلاعات کوانتومی غیر مجانبی پایان نامه دکتری. ETH زوریخ. زوریخ (2012).
https://doi.org/10.3929/ethz-a-7356080

[49] جایکومار راداکریشنان و آمنون تا شما. "محدوده های پراکنده، استخراج کننده، و ابر متمرکز کننده عمق دو". مجله SIAM در ریاضیات گسسته 13، 2-24 (2000).
https://doi.org/10.1137/S0895480197329508

[50] واسیلی هوفدینگ "نابرابری های احتمال برای مجموع متغیرهای تصادفی محدود". مجله انجمن آماری آمریکا 58، 13-30 (1963).
https://doi.org/10.2307/2282952

ذکر شده توسط

[1] Li-Wen Hu، Chun-Mei Zhang و Hong-Wei Li، "توزیع عملی کلید کوانتومی مستقل از دستگاه اندازه گیری با تقطیر مزیت". پردازش اطلاعات کوانتومی 22 1، 77 (2023).

[2] شین لیو، دی لو، ژنرونگ ژانگ و کجین وی، «توزیع کلید کوانتومی جفت‌سازی حالت با تقطیر مزیت»، بررسی فیزیکی 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، و Zheng-Fu Han، "توزیع کلید کوانتومی تطبیق فاز با تقطیر مزیتی " مجله جدید فیزیک 24 7, 073049 (2022).

[4] Xiao-Lei Jiang، Yang Wang، Jia-Ji Li، Yi-Fei Lu، Chen-Peng Hao، Chun Zhou و Wan-Su Bao، "بهبود عملکرد توزیع کلید کوانتومی مستقل از چارچوب مرجع با مزیت تکنولوژی تقطیر» Optics Express 31 6, 9196 (2023).

[5] Jian-Rong Zhu، Chun-Mei Zhang، Rong Wang و Hong-Wei Li، "توزیع کلید کوانتومی مستقل از چارچوب مرجع با تقطیر مزیت". Optics Letters 48 3, 542 (2023).

[6] Kailu Zhang، Jingyang Liu، Huajian Ding، Xingyu Zhou، Chunhui Zhang، و Qin Wang، "توزیع کلید کوانتومی مستقل از اندازه گیری نامتقارن از طریق تقطیر مزیت"، آنتروپی 25 8، 1174 (2023).

نقل قول های بالا از SAO/NASA Ads (آخرین به روز رسانی با موفقیت 2023-12-07 03:31:43). فهرست ممکن است ناقص باشد زیرا همه ناشران داده های استنادی مناسب و کاملی را ارائه نمی دهند.

On سرویس استناد شده توسط Crossref هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2023-12-07 03:31:39).

این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.