Améliorer les performances de la distribution de clés quantiques à double champ grâce à une technologie de distillation avantageuse

Améliorer les performances de la distribution de clés quantiques à double champ grâce à une technologie de distillation avantageuse

Horodatage: 6 décembre 2023 10h19
Améliorer les performances de la distribution de clés quantiques à deux champs grâce à la technologie de distillation avantageuse PlatoBlockchain Data Intelligence. Recherche verticale. Aï.

Hong Wei Li1, Rui-Qiang Wang2, Chun-Mei Zhang3, et Qing-Yu Cai4

1Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography, SSF IEU, Zhengzhou 450000, Chine
2Laboratoire clé CAS d'information quantique, Université des sciences et technologies de Chine, Hefei, Anhui 230026, Chine
3Institut d'information et de technologie quantiques, Université des postes et télécommunications de Nanjing, Nanjing 210003, Chine
4École d'ingénierie de l'information et de la communication, Université de Hainan, Haikou 570228, Chine

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Abstract

Dans ce travail, nous appliquons la méthode de distillation des avantages pour améliorer les performances d’un système pratique de distribution de clés quantiques à double champ soumis à une attaque collective. Par rapport au résultat d'analyse précédent donné par Maeda, Sasaki et Koashi [Nature Communication 10, 3140 (2019)], la distance de transmission maximale obtenue par notre méthode d'analyse sera augmentée de 420 km à 470 km. En augmentant l'erreur de désalignement indépendante des pertes à 12 %, la méthode d'analyse précédente ne peut pas surmonter la limite débit-distance. Cependant, notre méthode d'analyse peut toujours surmonter la limite vitesse-distance lorsque l'erreur de désalignement est de 16 %. De manière plus surprenante, nous prouvons que la distribution de clés quantiques à double champ peut générer une clé sécurisée positive même si l'erreur de désalignement est proche de 50 %. Notre méthode d'analyse peut donc améliorer considérablement les performances d'un système pratique de distribution de clés quantiques à deux champs.

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► Références

Charles H. Bennett et Gilles Brassard. « Cryptographie quantique : distribution de clés publiques et tirage au sort ». Informatique théorique 560, 7-11 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025

Hoi-Kwong Lo et Hoi Fung Chau. "Sécurité inconditionnelle de la distribution des clés quantiques sur des distances arbitrairement longues". Sciences 283, 2050-2056 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.283.5410.2050

Peter W. Shor et John Preskill. « Preuve simple de sécurité du protocole de distribution de clé quantique bb84 ». Lettres d'examen physique 85, 441 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.441

Renato Renner. "Sécurité de la distribution des clés quantiques". Journal international d'information quantique 6, 1–127 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749908003256

Valerio Scarani, Helle Bechmann-Pasquinucci, Nicolas J Cerf, Miloslav Dušek, Norbert Lütkenhaus et Momtchil Peev. "La sécurité de la distribution pratique des clés quantiques". Revues de Physique moderne 81, 1301 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1301

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. "Attaquer un système pratique de distribution de clés quantiques avec un séparateur de faisceau dépendant de la longueur d'onde et des sources multi-longueurs d'onde". Examen physique A 84, 062308 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.062308

Lars Lydersen, Carlos Wiechers, Christoffer Wittmann, Dominique Elser, Johannes Skaar et Vadim Makarov. "Piratage des systèmes commerciaux de cryptographie quantique par un éclairage lumineux adapté". Nature Photonics 4, 686–689 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2010.214

Hong-Wei Li, Zheng-Mao Xu et Qing-Yu Cai. "Un petit caractère aléatoire imparfait restreint la sécurité de la distribution des clés quantiques". Examen physique A 98, 062325 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062325

Samuel L. Braunstein et Stefano Pirandola. "Distribution de clés quantiques sans canaux secondaires". Lettres d'examen physique 108, 130502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130502

Hoi-Kwong Lo, Marcos Curty et Bing Qi. "Distribution de clés quantiques indépendante des appareils de mesure". Lettres d'examen physique 108, 130503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130503

Leong-Chuan Kwek, Lin Cao, Wei Luo, Yunxiang Wang, Shihai Sun, Xiangbin Wang et Ai Qun Liu. « Distribution de clés quantiques sur puce ». Bulletin AAPPS 31 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s43673-021-00017-0

Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza, Carlo Ottaviani et Leonardo Banchi. « Limites fondamentales des communications quantiques sans répéteur ». Nature Communications 8, 15043 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15043

Marco Lucamarini, Zhiliang L Yuan, James F Dynes et Andrew J Shields. "Surmonter la limite débit-distance de la distribution de clés quantiques sans répéteurs quantiques". Nature 557, 400-403 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0066-6

Xiongfeng Ma, Pei Zeng et Hongyi Zhou. "Distribution de clés quantiques à correspondance de phase". Examen physique X 8, 031043 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031043

Xiang-Bin Wang, Zong-Wen Yu et Xiao-Long Hu. "Distribution de clés quantiques à double champ avec une grande erreur de désalignement". Examen physique A 98, 062323 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062323

Chaohan Cui, Zhen-Qiang Yin, Rong Wang, Wei Chen, Shuang Wang, Guang-Can Guo et Zheng-Fu Han. "Distribution de clés quantiques à double champ sans post-sélection de phase". Examen physique appliqué 11, 034053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.11.034053

Marcos Curty, Koji Azuma et Hoi-Kwong Lo. « Preuve de sécurité simple du protocole de distribution de clé quantique de type double champ ». npj Informations quantiques 5, 64 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0175-6

Jie Lin et Norbert Lütkenhaus. « Analyse de sécurité simple de la distribution de clés quantiques indépendante du dispositif de mesure à correspondance de phase ». Examen physique A 98, 042332 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042332

Kento Maeda, Toshihiko Sasaki et Masato Koashi. « Distribution de clés quantiques sans répéteur avec une analyse efficace des clés finies dépassant la limite débit-distance ». Nature Communications 10, 3140 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-019-11008-z

Guillermo Currás-Lorenzo, Álvaro Navarrete, Koji Azuma, Go Kato, Marcos Curty et Mohsen Razavi. « Sécurité stricte à clés finies pour la distribution de clés quantiques à deux champs ». npj Informations quantiques 7, 22 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-020-00345-3

Guillermo Currás-Lorenzo, Lewis Wooltorton et Mohsen Razavi. "Distribution de clés quantiques à double champ avec randomisation de phase entièrement discrète". Examen physique appliqué 15, 014016 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.014016

M Minder, M Pittaluga, GL Roberts, M Lucamarini, JF Dynes, ZL Yuan et AJ Shields. "Distribution expérimentale de clés quantiques au-delà de la capacité de clé secrète sans répéteur". Nature Photonique 13, 334-338 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-019-0377-7

Xiaoqing Zhong, Jianyong Hu, Marcos Curty, Li Qian et Hoi-Kwong Lo. "Démonstration expérimentale de preuve de principe de la distribution de clés quantiques de type double champ". Lettres d'examen physique 123, 100506 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100506

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. « Distribution expérimentale de clés quantiques à double champ par envoi ou non ». Lettres d'examen physique 123, 100505 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100505

Shuang Wang, De-Yong He, Zhen-Qiang Yin, Feng-Yu Lu, Chao-Han Cui, Wei Chen, Zheng Zhou, Guang-Can Guo et Zheng-Fu Han. "Battre la limite fondamentale de débit-distance dans un système de distribution de clés quantiques de preuve de principe". Examen physique X 9, 021046 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021046

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 et Jian-Wei Pan. "Test sur le terrain de la distribution de clés quantiques à double champ par envoi ou non-envoi sur 428 km". Lettres d'examen physique 126, 250502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.250502

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 et Jian-Wei Pan. "Distribution de clés quantiques à double champ sur une fibre optique de 511 km reliant deux zones métropolitaines distantes". Nature Photonique 15, 570-575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-021-00828-5

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 et Zheng-Fu Han. "Distribution de clés quantiques à double champ sur 830 km de fibre". Nature Photonique 16, 154-161 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-021-00928-2

Hua-Lei Yin et Zeng-Bing Chen. «Distribution de clés quantiques à double champ basée sur un état cohérent». Rapports scientifiques 9, 14918 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-019-50429-0

Mario Mastriani et Sundaraja Sitharama Iyengar. « Répéteurs quantiques par satellite pour un Internet quantique ». Ingénierie quantique 2, e55 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1002/​que2.55

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 et Guang-Can Guo. "Purification de l'intrication longue distance pour la communication quantique". Lettres d'examen physique 126, 010503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.010503

Gui-Lu Long, Dong Pan, Yu-Bo Sheng, Qikun Xue, Jianhua Lu et Lajos Hanzo. "Une voie évolutive pour l'Internet quantique s'appuyant sur des répéteurs classiques sécurisés". Réseau IEEE 36, 82-88 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1109/​MNET.108.2100375

Ueli M. Maurer. « Accord clé secret par discussion publique à partir d’informations communes ». Transactions IEEE sur la théorie de l'information 39, 733-742 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.256484

Barbara Kraus, Cyril Branciard et Renato Renner. "Sécurité des protocoles de distribution de clés quantiques utilisant une communication classique bidirectionnelle ou des impulsions cohérentes faibles". Examen physique A 75, 012316 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012316

Joonwoo Bae et Antonio Acín. "Distillation clé des canaux quantiques à l'aide de protocoles de communication bidirectionnels". Examen physique A 75, 012334 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012334

Gláucia Murta, Filip Rozpędek, Jérémy Ribeiro, David Elkouss et Stephanie Wehner. "Taux clés pour les protocoles de distribution de clés quantiques avec bruit asymétrique". Examen physique A 101, 062321 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.062321

Ernest Y.-Z. Tan, Charles C.-W. Lim et Renato Renner. « Distillation avantageuse pour une distribution de clés quantiques indépendante de l'appareil ». Lettres d'examen physique 124, 020502 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.020502

Dagmar Bruss. « Écoute optimale en cryptographie quantique à six états ». Lettres d'examen physique 81, 3018 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.3018

Won-Young Hwang. « Distribution de clés quantiques avec perte élevée : vers une communication globale sécurisée ». Lettres d'examen physique 91, 057901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.057901

Xiang-Bin Wang. "Vaincre l'attaque par division du nombre de photons dans la cryptographie quantique pratique". Lettres d'examen physique 94, 230503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230503

Hoi-Kwong Lo, Xiongfeng Ma et Kai Chen. «Distribution de clés quantiques d'état leurre». Lettres d'examen physique 94, 230504 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230504

Hong-Wei Li, Chun-Mei Zhang, Mu-Sheng Jiang et Qing-Yu Cai. "Améliorer les performances de la distribution pratique de clés quantiques à état leurre grâce à une technologie de distillation avantageuse". Physique des communications 5, 53 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-022-00831-4

Daniel Gottesman et Hoi-Kwong Lo. « Preuve de sécurité de la distribution de clés quantiques avec des communications classiques bidirectionnelles ». Transactions IEEE sur la théorie de l'information 49, 457-475 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2002.807289

Rui-Qiang Wang, Chun-Mei Zhang, Zhen-Qiang Yin, Hong-Wei Li, Shuang Wang, Wei Chen, Guang-Can Guo et Zheng-Fu Han. "Distribution de clés quantiques à correspondance de phase avec distillation avantageuse". Nouveau Journal de Physique 24, 073049 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac8115

Zong-Wen Yu, Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Hai Xu et Xiang-Bin Wang. "Envoi ou non de la distribution de clés quantiques à double champ en pratique". Rapports scientifiques 9, 3080 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-019-39225-y

Hai Xu, Zong-Wen Yu, Cong Jiang, Xiao-Long Hu et Xiang-Bin Wang. "Distribution de clés quantiques à double champ d'envoi ou de non-envoi : briser le taux clé de transmission directe". Examen physique A 101, 042330 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.042330

Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Zong-Wen Yu et Xiang-Bin Wang. « Protocole à double champ d'envoi ou de non-envoi pour la distribution de clés quantiques avec des paramètres de source asymétriques ». Examen physique A 100, 062337 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.062337

Marco Tomamichel. "Un cadre pour la théorie de l'information quantique non asymptotique". Thèse de doctorat. ETH Zurich. Zurich (2012).
https://​/​doi.org/​10.3929/​ethz-a-7356080

Jaikumar Radhakrishnan et Amnon Ta-Shma. "Limites pour les disperseurs, les extracteurs et les superconcentrateurs en profondeur". Journal SIAM sur les mathématiques discrètes 13, 2-24 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0895480197329508

Vassily Hoeffding. « Inégalités de probabilité pour les sommes de variables aléatoires bornées ». Journal de l'American Statistical Association 58, 13-30 (1963).
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2282952

Cité par

[1] Li-Wen Hu, Chun-Mei Zhang et Hong-Wei Li, « Distribution pratique de clés quantiques indépendantes du dispositif de mesure avec distillation avantageuse », Traitement de l'information quantique 22 1, 77 (2023).

[2] Xin Liu, Di Luo, Zhenrong Zhang et Kejin Wei, « Distribution de clés quantiques à couplage de modes avec distillation avantageuse », Examen physique 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 et Zheng-Fu Han, « Distribution de clés quantiques à correspondance de phase avec distillation avantageuse », Nouveau Journal of Physics 24 7, 073049 (2022).

[4] Xiao-Lei Jiang, Yang Wang, Jia-Ji Li, Yi-Fei Lu, Chen-Peng Hao, Chun Zhou et Wan-Su Bao, « Améliorer les performances de la distribution de clés quantiques indépendantes du cadre de référence avec l'avantage technologie de distillation », Optique Express 31 6, 9196 (2023).

[5] Jian-Rong Zhu, Chun-Mei Zhang, Rong Wang et Hong-Wei Li, « Distribution de clés quantiques indépendante du cadre de référence avec distillation des avantages », Lettres optiques 48 3, 542 (2023).

[6] Kailu Zhang, Jingyang Liu, Huajian Ding, Xingyu Zhou, Chunhui Zhang et Qin Wang, « Distribution asymétrique de clés quantiques indépendantes du dispositif de mesure grâce à la distillation avantageuse », Entropie 25 8, 1174 (2023).

Les citations ci-dessus proviennent de SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2023-12-07 03:31:43). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

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