QKD Parameter Estimation By Two-universal Hashing

Újra kiadta Platón

Követő: 0

QKD parameter estimation by two-universal hashing PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Kommunikációs és Navigációs Intézet, Német Repülési Központ, Oberpfaffenhofen, 82234 Weßling, Németország

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

This paper proposes and proves security of a QKD protocol which uses two-universal hashing instead of random sampling to estimate the number of bit flip and phase flip errors. This protocol dramatically outperforms previous QKD protocols for small block sizes. More generally, for the two-universal hashing QKD protocol, the difference between asymptotic and finite key rate decreases with the number $n$ of qubits as $cn^{-1}$, where $c$ depends on the security parameter. For comparison, the same difference decreases no faster than $c’n^{-1/3}$ for an optimized protocol that uses random sampling and has the same asymptotic rate, where $c’$ depends on the security parameter and the error rate.

Népszerű összefoglaló

A kvantumkulcs-elosztási (QKD) protokoll lehetővé teszi két felhasználó számára, hogy titkos kulcsot hozzanak létre egy hitelesített klasszikus csatornán és egy teljesen bizonytalan kvantumcsatornán keresztül történő kommunikáció révén. A QKD protokoll fontos paraméterei a kvantumcsatornán keresztül küldött qubitek száma, a kvantumcsatorna zajállósága, a kimeneti titkos kulcs mérete és a biztonsági szint.

A meglévő QKD protokollok és biztonsági bizonyítékok kompromisszumot mutatnak a paraméterek között: adott számú qubit esetén a zajállóság vagy a biztonság javítása csökkenti a kimeneti méretet. Ezek a kompromisszumok különösen akkor súlyosak, ha a qubitek száma kicsi, azaz 1000-10000 XNUMX körül van. Ilyen kis számú qubit a gyakorlatban akkor fordul elő, amikor a kvantumcsatorna különösen nehéz megvalósítani, például amikor egy műhold összegabalyodott fotonpárokat továbbít két földi állomásra.

A jelen munka azt kérdezi: vannak-e olyan QKD protokollok és biztonsági igazolások, amelyek jobb paraméterek kompromisszumát mutatják, különösen abban az esetben, ha a qubitek száma kicsi? Egy ilyen QKD protokollt és biztonsági bizonyítékot mutat be. Ez a protokoll véletlenszerű mintavételezés helyett két univerzális kivonatot használ a bit- és fázisfordítási hibák számának becslésére, ami drámai javuláshoz vezet a paraméterek kompromisszumában kis számú qubit esetén, ugyanakkor megnehezíti a protokoll megvalósítását.

► BibTeX adatok

@article{Ostrev2023qkdparameter, doi = {10.22331/q-2023-01-13-894}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-01-13-894}, title = {{QKD} parameter estimation by two-universal hashing}, author = {Ostrev, Dimiter}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, publisher = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, pages = {894}, month = jan, year = {2023}<br /> }

► Referenciák

[1] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin és William K. Wootters. Vegyes állapotú összefonódás és kvantumhiba-korrekció. Phys. Rev. A, 54:3824–3851, 1996. november. 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 és Serge Fehr. Mintavétel kvantumpopulációban és alkalmazások. In Annual Cryptology Conference, 724–741. oldal. 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 és Louis Salvail. Titkos kulcsú egyeztetés nyilvános vitával. In Workshop a kriptográfiai technikák elméletéről és alkalmazásáról, 410–423. oldal. 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 és NJA Sloane. Kvantum hibajavítás és ortogonális geometria. Phys. Rev. Lett., 78:405–408, 1997. január. 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 és Peter W. Shor. Léteznek jó kvantum hibajavító kódok. Phys. Rev. A, 54:1098–1105, 1996. augusztus. 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 és Mark N. Wegman. A hash függvények univerzális osztályai. 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] Peter Elias. Coding for two noisy channels. In Colin Cherry, editor, Information Theory, 3rd London Symposium, London, England, Sept. 1955. Butterworth’s scientific publications, 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 és HF Chau. Gyakorlati kérdések a kvantumkulcs-elosztás utófeldolgozásában. Physical Review A, 81(1), 2010. január. 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. Alacsony sűrűségű paritásellenőrző kódok. The MIT Press, 09. 1963. doi: 10.7551/mitpress/4347.001.0001.
https:///doi.org/10.7551/mitpress/4347.001.0001

[10] Daniel Gottesman. A kvantum-hamming korlátot telítő kvantumhibajavító kódok osztálya. Phys. Rev. A, 54:1862–1868, 1996. szeptember 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. A komplementaritáson alapuló kvantumkulcs-elosztás egyszerű biztonsági bizonyítéka. New Journal of Physics, 11(4):045018, 2009. április. 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 és Artur Ekert. Kis blokkhosszú kvantumkulcs-eloszlás biztonsági elemzése és alkalmazása kvantumtér kommunikációban. Physical Review Letters, 126(10), 2021. március. 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 és HF Chau. A kvantumkulcs-elosztás feltétel nélküli biztonsága tetszőlegesen nagy távolságokon. Science, 283(5410):2050–2056, 1999. márc. 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 és Isaac L. Chuang. Kvantumszámítás és kvantuminformáció. Cambridge University Press, 2012. jún.
https:///doi.org/10.1017/cbo9780511976667

[15] Dimiter Ostrev. Összeállítható, feltétel nélkül biztonságos üzenethitelesítés titkos kulcs nélkül. A 2019-es IEEE Nemzetközi Információelméleti Szimpóziumon (ISIT), 622–626. oldal, 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 és P. Wallden. A kvantumkriptográfia fejlődése. Adv. Dönt. Photon., 12(4):1012–1236, 2020. december. 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. Kulcs-újrahasznosítás a hitelesítésben. 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 és Renato Renner. A kvantumkulcs-elosztás kriptográfiai biztonsága, 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. A kvantumkulcs-elosztás biztonsága. PhD értekezés, 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 és John Preskill. A bb84 kvantumkulcs-elosztási protokoll biztonságának egyszerű bizonyítéka. Phys. Rev. Lett., 85:441–444, 2000. július. 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. Többrészecskés interferencia és kvantumhiba-korrekció. A Londoni Királyi Társaság közleménye. A sorozat: 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. Pozitív függvények c*-algebrákon. 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 és Anthony Leverrier. Nagyrészt önálló és teljes biztonsági bizonyíték a kvantumkulcs-elosztáshoz. Quantum, 1:14, 2017. július. 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 és Renato Renner. Szoros véges kulcsú elemzés a kvantumkriptográfiához. Nature Communications, 3(1):1–6, 2012. doi:10.1038/ncomms1631.
https:///doi.org/10.1038/ncomms1631

[25] Mark N. Wegman és J. Lawrence Carter. Új hash függvények és használatuk hitelesítésben és beállításegyenlőségben. 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 és mások. Összefonódás alapú biztonságos kvantumkriptográfia több mint 1,120 kilométeren. Nature, 582(7813):501–505, 2020. doi:10.1038/s41586-020-2401-y.
https:///doi.org/10.1038/s41586-020-2401-y

Idézi

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

[2] Dimiter Ostrev, Davide Orsucci, Francisco Lázaro és Balazs Matuz, „Klasszikus termékkód-konstrukciók kvantum Calderbank-Shor-Steane kódokhoz”, arXiv: 2209.13474.

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2023-01-14 11:00:11). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

On Crossref által idézett szolgáltatás művekre hivatkozó adat nem található (utolsó próbálkozás 2023-01-14 11:00:09).

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.

SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
Forrás: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-01-13-894/

Időbélyeg: Január 13, 2023

Időbélyeg: 9. február 2023.

QKD paraméterbecslés két univerzális kivonattal

Újra kiadta Platón

Absztrakt

Népszerű összefoglaló

► BibTeX adatok

► Referenciák

Idézi

Még több Quantum Journal

A MAX-CUT folyamatos kvantumsétái forróak

Átfedett csoportosítás mérés: Egységes keretrendszer a kvantumállapotok mérésére

Általános hiedelemterjesztési algoritmusok felületi kódok dekódolásához

Kétszintű mechanikai rendszer kvantummanipulációja

Az ikermezős kvantumkulcs-elosztás teljesítményének javítása előnyös desztillációs technológiával

A 3+1 QED relativisztikus diszkrét téridő-formulációja

Optimális fermion-qubit leképezések felfedezése algoritmikus felsorolással

Itt jön az SU(N): többváltozós kvantumkapuk és gradiensek

Koherens visszacsatolás optomechanikai rendszerekben az oldalsáv-feloldatlan rendszerben

Egy cellás automata dekóder a zajhoz szabott színkódhoz

Egy Tonks-gáz dinamikus, többtestes delokalizációs átmenete kváziperiodikus vezetési potenciálban

Rólunk

Vertical Search & Ai

Emelvény

Maradjon kapcsolatban

Fiók