दो-सार्वभौमिक हैशिंग द्वारा QKD पैरामीटर अनुमान

दो-सार्वभौमिक हैशिंग द्वारा QKD पैरामीटर अनुमान

दो-यूनिवर्सल हैशिंग प्लेटोब्लॉकचेन डेटा इंटेलिजेंस द्वारा QKD पैरामीटर अनुमान। लंबवत खोज. ऐ.

डिमिटर ओस्ट्रेव

संचार और नेविगेशन संस्थान, जर्मन एयरोस्पेस सेंटर, ओबेरफैफेनहोफेन, 82234 वेस्लिंग, जर्मनी

इस पेपर को दिलचस्प खोजें या चर्चा करना चाहते हैं? Scate या SciRate पर एक टिप्पणी छोड़ दें.

सार

यह पेपर QKD प्रोटोकॉल की सुरक्षा का प्रस्ताव करता है और साबित करता है जो बिट फ्लिप और चरण फ्लिप त्रुटियों की संख्या का अनुमान लगाने के लिए यादृच्छिक नमूने के बजाय दो-सार्वभौमिक हैशिंग का उपयोग करता है। यह प्रोटोकॉल छोटे ब्लॉक आकारों के लिए पिछले QKD प्रोटोकॉल से नाटकीय रूप से बेहतर प्रदर्शन करता है। अधिक आम तौर पर, दो-सार्वभौमिक हैशिंग QKD प्रोटोकॉल के लिए, एसिम्प्टोटिक और परिमित कुंजी दर के बीच का अंतर $n$ क्वैबिट की संख्या के साथ $cn^{-1}$ के रूप में घट जाता है, जहां $c$ सुरक्षा पैरामीटर पर निर्भर करता है। तुलना के लिए, एक अनुकूलित प्रोटोकॉल के लिए समान अंतर $c'n^{-1/3}$ से अधिक तेजी से कम नहीं होता है जो यादृच्छिक नमूनाकरण का उपयोग करता है और इसमें समान स्पर्शोन्मुख दर होती है, जहां $c'$ सुरक्षा पैरामीटर और त्रुटि पर निर्भर करता है दर।

क्वांटम कुंजी वितरण (क्यूकेडी) प्रोटोकॉल दो उपयोगकर्ताओं को एक प्रमाणित शास्त्रीय चैनल और पूरी तरह से असुरक्षित क्वांटम चैनल पर संचार करके एक गुप्त कुंजी स्थापित करने की अनुमति देता है। QKD प्रोटोकॉल के लिए महत्वपूर्ण पैरामीटर क्वांटम चैनल पर भेजे गए क्वैब की संख्या, क्वांटम चैनल पर शोर का प्रतिरोध, आउटपुट गुप्त कुंजी का आकार और सुरक्षा स्तर हैं।

मौजूदा QKD प्रोटोकॉल और सुरक्षा प्रमाण मापदंडों के बीच व्यापार-बंद प्रदर्शित करते हैं: दी गई संख्या में क्वैबिट के लिए, शोर प्रतिरोध या सुरक्षा में सुधार से आउटपुट का आकार छोटा हो जाता है। ये ट्रेड-ऑफ़ विशेष रूप से तब गंभीर होते हैं जब क्वैबिट की संख्या छोटी होती है, यानी लगभग 1000-10000। व्यवहार में इतनी कम संख्या में क्वैबिट तब उत्पन्न होते हैं जब क्वांटम चैनल को लागू करना विशेष रूप से कठिन होता है, उदाहरण के लिए जब एक उपग्रह उलझे हुए फोटॉन जोड़े को दो ग्राउंड स्टेशनों पर संचारित कर रहा होता है।

वर्तमान कार्य पूछता है: क्या ऐसे QKD प्रोटोकॉल और सुरक्षा प्रमाण हैं जो बेहतर पैरामीटर ट्रेड-ऑफ़ प्रदर्शित करते हैं, खासकर उस स्थिति में जब क्वैबिट की संख्या छोटी है? यह ऐसा ही एक QKD प्रोटोकॉल और सुरक्षा प्रमाण प्रस्तुत करता है। यह प्रोटोकॉल बिट फ्लिप और चरण फ्लिप त्रुटियों की संख्या का अनुमान लगाने के लिए यादृच्छिक नमूने के बजाय दो-सार्वभौमिक हैशिंग का उपयोग करता है, जिससे छोटी संख्या में क्वैबिट के लिए पैरामीटर ट्रेड-ऑफ में नाटकीय सुधार होता है, लेकिन प्रोटोकॉल को लागू करना कठिन हो जाता है।

► BibTeX डेटा

► संदर्भ

[1] चार्ल्स एच. बेनेट, डेविड पी. डिविन्सेन्ज़ो, जॉन ए. स्मोलिन, और विलियम के. वूटर्स। मिश्रित-अवस्था उलझाव और क्वांटम त्रुटि सुधार। भौतिक. रेव ए, 54:3824-3851, नवंबर 1996। यूआरएल: 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] नीक जे बोमन और सर्ज फेहर। क्वांटम जनसंख्या में नमूनाकरण, और अनुप्रयोग। वार्षिक क्रिप्टोलॉजी सम्मेलन में, पृष्ठ 724-741। स्प्रिंगर, 2010. doi:10.1007/​978-3-642-14623-7_39.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-14623-7_39

[3] गाइल्स ब्रासार्ड और लुई साल्वेल। सार्वजनिक चर्चा द्वारा गुप्त-कुंजी मेल-मिलाप। क्रिप्टोग्राफ़िक तकनीकों के सिद्धांत और अनुप्रयोग पर कार्यशाला में, पृष्ठ 410-423। स्प्रिंगर, 1993. doi:10.1007/​3-540-48285-7_35।
https:/​/​doi.org/​10.1007/​3-540-48285-7_35

[4] एआर काल्डरबैंक, ईएम रेन्स, पीडब्लू शोर, और एनजेए स्लोएन। क्वांटम त्रुटि सुधार और ऑर्थोगोनल ज्यामिति। भौतिक. रेव. लेट., 78:405-408, जनवरी 1997। यूआरएल: 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] एआर काल्डरबैंक और पीटर डब्ल्यू शोर। अच्छे क्वांटम त्रुटि सुधार कोड मौजूद हैं। भौतिक. रेव. ए, 54:1098-1105, अगस्त 1996। यूआरएल: 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] जे.लॉरेंस कार्टर और मार्क एन. वेगमैन। हैश फ़ंक्शंस की सार्वभौमिक कक्षाएं। जर्नल ऑफ कंप्यूटर एंड सिस्टम साइंसेज, 18(2):143-154, 1979. यूआरएल: 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] पीटर एलियास. दो शोर वाले चैनलों के लिए कोडिंग। कॉलिन चेरी में, संपादक, सूचना सिद्धांत, तीसरा लंदन संगोष्ठी, लंदन, इंग्लैंड, सितंबर 3। बटरवर्थ के वैज्ञानिक प्रकाशन, 1955। यूआरएल: https:/​/worldcat.org/​en/​title/​1956, doi: 562487502/​10.1038ए176773.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 176773a0
https://​worldcat.org/​en/​title/562487502

[8] ची-हैंग फ्रेड फंग, ज़िओंगफ़ेंग मा, और एचएफ चाऊ। क्वांटम-कुंजी-वितरण पोस्टप्रोसेसिंग में व्यावहारिक मुद्दे। फिजिकल रिव्यू ए, 81(1), जनवरी 2010। यूआरएल: http:/​/​dx.doi.org/​10.1103/​PhysRevA.81.012318, doi:10.1103/​physreva.81.012318।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012318

[9] रॉबर्ट जी. गैलेगर. कम-घनत्व समता-जाँच कोड। एमआईटी प्रेस, 09 1963. doi:10.7551/​मिटप्रेस/​4347.001.0001।
https: / / doi.org/ 10.7551 / mitpress / 4347.001.0001

[10] डेनियल गॉट्समैन. क्वांटम त्रुटि-सुधार करने वाले कोड का वर्ग क्वांटम हैमिंग बाउंड को संतृप्त करता है। भौतिक. रेव. ए, 54:1862-1868, सितम्बर 1996।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.1862

[11] एम कोशी. संपूरकता पर आधारित क्वांटम कुंजी वितरण का सरल सुरक्षा प्रमाण। न्यू जर्नल ऑफ फिजिक्स, 11(4):045018, अप्रैल 2009। यूआरएल: 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] चार्ल्स सी-वेन लिम, फ़ेहु जू, जियान-वेई पैन, और आर्टूर एकर्ट। छोटी ब्लॉक लंबाई के साथ क्वांटम कुंजी वितरण का सुरक्षा विश्लेषण और क्वांटम अंतरिक्ष संचार में इसका अनुप्रयोग। भौतिक समीक्षा पत्र, 126(10), मार्च 2021। यूआरएल: http:/​/​dx.doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.126.100501, doi:10.1103/​physrevlett.126.100501।
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.100501

[13] होई-क्वांग लो और एचएफ चाऊ। मनमाने ढंग से लंबी दूरी पर क्वांटम कुंजी वितरण की बिना शर्त सुरक्षा। विज्ञान, 283(5410):2050–2056, मार्च 1999।
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.283.5410.2050

[14] माइकल ए. नीलसन और इसाक एल. चुआंग। क्वांटम संगणना और क्वांटम सूचना। कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी प्रेस, जून 2012।
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511976667

[15] डिमिटर ओस्ट्रेव. बिना किसी गुप्त कुंजी के रचनायोग्य, बिना शर्त सुरक्षित संदेश प्रमाणीकरण। 2019 में सूचना सिद्धांत (आईएसआईटी) पर आईईईई अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी, पृष्ठ 622-626, 2019। doi:10.1109/​ISIT.2019.8849510।
https: / एक € </ एक € <doi.org/†<10.1109 / एक € <ISIT.2019.8849510

[16] एस. पिरांडोला, यूएल एंडर्सन, एल. बांची, एम. बर्टा, डी. बुनंदर, आर. कोलबेक, डी. एंगलंड, टी. गेहरिंग, सी. लूपो, सी. ओटावियानी, जेएल परेरा, एम. रज़ावी, जे. शम्सुल शारी , एम. टोमामिचेल, वीसी उसेंको, जी. वैलोन, पी. विल्लोरेसी, और पी. वाल्डेन। क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में प्रगति। सलाह. ऑप्ट. फोटॉन., 12(4):1012–1236, दिसंबर 2020। यूआरएल: http:/​/​opg.optica.org/​aop/​abstract.cfm?URI=aop-12-4-1012, doi:10.1364 /एओपी.361502.
https: / / doi.org/ 10.1364 / AOP.361502
http://​/​opg.optica.org/​aop/​abstract.cfm?URI=aop-12-4-1012

[17] क्रिस्टोफर पोर्टमैन. प्रमाणीकरण में कुंजी पुनर्चक्रण. सूचना सिद्धांत पर आईईईई लेनदेन, 60(7):4383-4396, 2014। doi:10.1109/TIT.2014.2317312।
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2014.2317312

[18] क्रिस्टोफर पोर्टमैन और रेनैटो रेनर। क्वांटम कुंजी वितरण की क्रिप्टोग्राफ़िक सुरक्षा, 2014। यूआरएल: https:/​/​arxiv.org/​abs/​1409.3525, doi:10.48550/​ARXIV.1409.3525।
https://​doi.org/​10.48550/​ARXIV.1409.3525
arXiv: 1409.3525

[19] रेनाटो रेनर. क्वांटम कुंजी वितरण की सुरक्षा। पीएचडी थीसिस, ईटीएच ज्यूरिख, 2005। यूआरएल: https:/​/arxiv.org/​abs/​quant-ph/​0512258, doi:10.48550/​ARXIV.QUANT-PH/​0512258।
https://​doi.org/​10.48550/​ARXIV.QUANT-PH/​0512258
arXiv: बल्ली से ढकेलना-पीएच / 0512258

[20] पीटर डब्ल्यू शोर और जॉन प्रेस्किल। बीबी84 क्वांटम कुंजी वितरण प्रोटोकॉल की सुरक्षा का सरल प्रमाण। भौतिक. रेव लेट., 85:441-444, जुलाई 2000। यूआरएल: 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] एंड्रयू स्टीन. बहु-कण हस्तक्षेप और क्वांटम त्रुटि सुधार। रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन की कार्यवाही। श्रृंखला ए: गणितीय, भौतिक और इंजीनियरिंग विज्ञान, 452(1954):2551-2577, 1996। यूआरएल: https://​/royalsocietypublishing.org/​doi/​abs/10.1098/rspa.1996.0136, doi:10.1098 /आरएसपीए.1996.0136.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.1996.0136

[22] डब्ल्यू फॉरेस्ट स्टाइनस्प्रिंग। सी*-बीजगणित पर सकारात्मक कार्य। अमेरिकी गणितीय सोसायटी की कार्यवाही, 6(2):211-216, 1955। यूआरएल: http://​www.jstor.org/​stable/​2032342, doi:10.2307/​2032342।
https: / / doi.org/ 10.2307 / १.१३,९४,२०८
http: / / www.jstor.org/ स्थिर / 2032342

[23] मार्को टोमामिकेल और एंथोनी लीवरियर। क्वांटम कुंजी वितरण के लिए एक काफी हद तक आत्मनिर्भर और पूर्ण सुरक्षा प्रमाण। क्वांटम, 1:14, जुलाई 2017। यूआरएल: 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] मार्को टोमामिकेल, चार्ल्स सी वेन लिम, निकोलस गिसिन और रेनैटो रेनर। क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के लिए सख्त परिमित-कुंजी विश्लेषण। प्रकृति संचार, 3(1):1-6, 2012। doi:10.1038/ncomms1631।
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms1631

[25] मार्क एन. वेगमैन और जे.लॉरेंस कार्टर। नए हैश फ़ंक्शंस और प्रमाणीकरण और सेट समानता में उनका उपयोग। जर्नल ऑफ कंप्यूटर एंड सिस्टम साइंसेज, 22(3):265-279, 1981. यूआरएल: 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] जुआन यिन, यू-हुई ली, शेंग-काई लियाओ, मेंग यांग, युआन काओ, लियांग झांग, जी-गैंग रेन, वेन-क्यूई काई, वेई-यू लियू, शुआंग-लिन ली, और अन्य। 1,120 किलोमीटर से अधिक एंटैंगलमेंट-आधारित सुरक्षित क्वांटम क्रिप्टोग्राफी। प्रकृति, 582(7813):501-505, 2020। doi:10.1038/​s41586-020-2401-y।
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2401-y

द्वारा उद्धृत

[1] मैनुअल बी. सैंटोस, पाउलो माटेउस, और क्रिसौला व्लाचौ, "क्वांटम यूनिवर्सली कंपोज़ेबल ओब्लिवियस लीनियर इवैल्यूएशन", arXiv: 2204.14171.

[2] डिमिटर ओस्ट्रेव, डेविड ओरसुची, फ्रांसिस्को लाज़ारो, और बालाज़्स माटुज़, "क्वांटम काल्डरबैंक-शोर-स्टीन कोड के लिए शास्त्रीय उत्पाद कोड निर्माण", arXiv: 2209.13474.

उपरोक्त उद्धरण से हैं SAO / NASA ADS (अंतिम अद्यतन सफलतापूर्वक 2023-01-14 11:00:11)। सूची अधूरी हो सकती है क्योंकि सभी प्रकाशक उपयुक्त और पूर्ण उद्धरण डेटा प्रदान नहीं करते हैं।

On Crossref की उद्धृत सेवा द्वारा कार्यों का हवाला देते हुए कोई डेटा नहीं मिला (अंतिम प्रयास 2023-01-14 11:00:09)।

समय टिकट:

से अधिक क्वांटम जर्नल