Laboratoire d'Information Quantique, Université libre de Bruxelles (ULB), Belgium
Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.
Absztrakt
Az entrópiafelhalmozási tétel szerint egy eszközfüggetlen kvantumkulcs-eloszlási protokoll feltétel nélküli biztonságának bizonyítása kompromisszumos függvények származtatására redukálódik, azaz a nyers kulcs egyfordulós von Neumann-entrópiájának határaira a Bell lineáris függvények függvényében, feltételesen. egy lehallgató kvantumoldali információin. Ebben a munkában leírjuk, hogy a feltételes entrópia hogyan korlátozható a 2-input/2-output beállításban, ahol az elemzés qubit rendszerekre redukálható, a jól ismert BB84 protokoll variánsainak entrópiahatárainak kvantumkényszerekkel való kombinálásával. qubit operátorokon az Alice és Bob által megosztott kétoldalú rendszeren. A megközelítés analitikus korlátokat ad az entrópiára, vagy félanalitikus korlátokat ésszerű számítási időn belül, amelyek jellemzően közel vannak az optimálishoz. A megközelítést az eszközfüggetlen CHSH QKD protokoll egy olyan változatán szemléltetjük, ahol mindkét bázist használják a kulcs generálására, valamint az eredeti egybázisú változat pontosabb elemzésén a veszteségek tekintetében. Különösen az észlelési hatékonysági küszöböt kapjuk, amely valamivel 80.26% alatt van, a jelenlegi kísérleti lehetőségekhez képest.
Népszerű összefoglaló
► BibTeX adatok
► Referenciák
[1] John S. Bell. Az Einstein Podolsky Rosen paradoxonról. Physics, 1 (3): 195–200, 1964. URL http:///cds.cern.ch/record/111654/.
http:///cds.cern.ch/record/111654/
[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani és Stephanie Wehner. Bell nem lokalitás. Rev. Mod. Phys., 86: 419–478, 2014. ápr. 10.1103/RevModPhys.86.419.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.419
[3] Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio és Valerio Scarani. A kvantumkriptográfia eszközfüggetlen biztonsága a kollektív támadások ellen. Phys. Rev. Lett., 98: 230501, 2007. június. 10.1103/PhysRevLett.98.230501.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.98.230501
[4] DP Nadlinger, P Drmota, BC Nichol, G Araneda, D Main, R Srinivas, DM Lucas, CJ Ballance, K Ivanov, EY-Z Tan és mások. Kísérleti kvantumkulcs-eloszlás, amelyet Bell-tétel igazol. Nature, 607 (7920): 682–686, 2022. 10.1038/s41586-022-04941-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-04941-5
[5] Wei Zhang, Tim van Leent, Kai Redeker, Robert Garthoff, René Schwonnek, Florian Fertig, Sebastian Eppelt, Wenjamin Rosenfeld, Valerio Scarani, Charles C-W Lim és mások. Eszközfüggetlen kvantumkulcs-elosztó rendszer távoli felhasználók számára. Nature, 607 (7920): 687–691, 2022. 10.1038/s41586-022-04891-y.
https:///doi.org/10.1038/s41586-022-04891-y
[6] Wen-Zhao Liu, Yu-Zhe Zhang, Yi-Zheng Zhen, Ming-Han Li, Yang Liu, Jingyun Fan, Feihu Xu, Qiang Zhang és Jian-Wei Pan. Az eszközfüggetlen kvantumkulcs-eloszlás fotonikus demonstrációja felé. Phys. Rev. Lett., 129 (5): 050502, 2022. 10.1103/PhysRevLett.129.050502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.050502
[7] Rotem Arnon-Friedman, Frédéric Dupuis, Omar Fawzi, Renato Renner és Thomas Vidick. Gyakorlati eszközfüggetlen kvantumkriptográfia entrópia akkumuláción keresztül. Nat. Commun., 9: 459, 2018. január. 10.1038/s41467-017-02307-4.
https://doi.org/10.1038/s41467-017-02307-4
[8] Yanbao Zhang, Honghao Fu és Emanuel Knill. Hatékony véletlenszerűség-tanúsítás kvantumvalószínűség-becsléssel. Phys. Rev. Research, 2: 013016, 2020. január. 10.1103/PhysRevResearch.2.013016.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevResearch.2.013016
[9] Ernest Y-Z Tan, René Schwonnek, Koon Tong Goh, Ignatius William Primaatmaja és Charles C-W Lim. Biztonságos kulcsarányok kiszámítása nem megbízható eszközökkel végzett kvantumkriptográfiához. npj Quantum Information, 7 (1): 1–6, 2021. 10.1038/s41534-021-00494-z.
https:///doi.org/10.1038/s41534-021-00494-z
[10] René Schwonnek, Koon Tong Goh, Ignatius W. Primaatmaja, Ernest Y.-Z. Tan, Ramona Wolf, Valerio Scarani és Charles C.-W. Lim. Eszközfüggetlen kvantumkulcs-eloszlás véletlen kulcs alapon. Nat. kommun., 2021. május 10.1038/s41467-021-23147-3.
https://doi.org/10.1038/s41467-021-23147-3
[11] Ernest Y.-Z. Tan, Pavel Sekatski, Jean-Daniel Bancal, René Schwonnek, Renato Renner, Nicolas Sangouard és Charles C.-W. Lim. Továbbfejlesztett DIQKD protokollok véges méretű elemzéssel. 2020. december. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2012.08714.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2012.08714
[12] Peter Brown, Hamza Fawzi és Omar Fawzi. Feltételes entrópiák számítása kvantumkorrelációkhoz. Nat. Commun., 12: 575, 2021. jan. 10.1038/s41467-020-20018-1.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20018-1
[13] Peter Brown, Hamza Fawzi és Omar Fawzi. Eszközfüggetlen alsó korlátok a feltételes von Neumann entrópiára. 2021b jún. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2106.13692.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2106.13692
[14] Erik Woodhead, Antonio Acín és Stefano Pironio. Eszközfüggetlen kvantumkulcs eloszlás aszimmetrikus CHSH egyenlőtlenségekkel. Quantum, 5: 443, 2021. ápr. 10.22331/q-2021-04-26-443.
https://doi.org/10.22331/q-2021-04-26-443
[15] Renato Renner, Nicolas Gisin és Barbara Kraus. Információelméleti biztonsági bizonyíték kvantumkulcs-elosztási protokollokhoz. Phys. Rev. A, 72: 012332, 2005. július. 10.1103/PhysRevA.72.012332.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.72.012332
[16] Oliver Kern és Joseph M. Renes. Továbbfejlesztett egyirányú sebesség a BB84 és a 6 állapotú protokollokhoz. Quantum Inf. Comput., 8 (8,9): 0756–0772, 2008. szept. 10.26421/QIC8.8-9-6.
https:///doi.org/10.26421/QIC8.8-9-6
[17] Igor Devetak és Andreas Winter. Titkos kulcs desztillációja és összefonódása kvantumállapotokból. Proc. R. Soc. A, 461 (2053): 207–235, 2005. január. 10.1098/rspa.2004.1372.
https:///doi.org/10.1098/rspa.2004.1372
[18] Stefano Pironio, Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar és Valerio Scarani. Eszközfüggetlen kvantumkulcs-elosztás biztonságos a kollektív támadások ellen. New J. Phys., 11 (4): 045021, 2009. ápr. 10.1088/1367-2630/11/4/045021.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/4/045021
[19] Mario Berta, Matthias Christandl, Roger Colbeck, Joseph M. Renes és Renato Renner. A bizonytalanság elve kvantummemória jelenlétében. Nature Phys., 6: 659–662, 2010. július. 10.1038/nphys1734.
https:///doi.org/10.1038/nphys1734
[20] Erik Woodhead. Szigorú aszimptotikus kulcsarány a Bennett-Brassard 1984 protokollhoz, helyi randomizációval és eszközpontatlanságokkal. Phys. Rev. A, 90: 022306, 2014. augusztus. 10.1103/PhysRevA.90.022306.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.90.022306
[21] Jean B. Lasserre. Globális optimalizálás polinomokkal és a momentumok problémája. SIAM J. Comput., 11: 796–817, 2001. 10.1137/S1052623400366802.
https:///doi.org/10.1137/S1052623400366802
[22] D. Henrion és J.-B. Lasserre. Polinomiális mátrixegyenlőtlenségek és statikus kimeneti visszacsatolás konvergens relaxációi. IEEE Trans. Autom. Control, 51 (2): 192–202, 2006. 10.1109/TAC.2005.863494.
https:///doi.org/10.1109/TAC.2005.863494
[23] Duncan McCallum és David Avis. Lineáris algoritmus egy egyszerű sokszög konvex burkának megtalálására. Information Processing Letters, 9 (5): 201–206, 1979. december. ISSN 0020-0190. 10.1016/0020-0190(79)90069-3.
https://doi.org/10.1016/0020-0190(79)90069-3
[24] Alejandro A. Schäffer és Christopher J. Van Wyk. Konvex hajótestek darabonként sima Jordan-görbék. J. Algorithms, 8 (1): 66–94, 1987. március. ISSN 0196-6774. 10.1016/0196-6774(87)90028-9.
https://doi.org/10.1016/0196-6774(87)90028-9
[25] Erik Woodhead. Kvantumklónozás kötött és alkalmazása kvantumkulcs-eloszlásban. Phys. Rev. A, 88: 012331, 2013. július. 10.1103/PhysRevA.88.012331.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.88.012331
[26] Rutvij Bhavsar, Sammy Ragy és Roger Colbeck. Különféle von Neumann entrópiák számítása és alkalmazása CHSH alapú eszközfüggetlen véletlenszerűség-bővítésben. 2021. március. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2103.07504.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2103.07504
[27] Philippe H. Eberhard. A kiskapumentes Einstein-Podolsky-Rosen kísérlethez szükséges háttérszint és ellenőrző hatékonyság. Phys. Rev. A, 47: R747–R750, 1993. február. 10.1103/PhysRevA.47.R747.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.47.R747
[28] Brown Péter. privát kommunikáció.
[29] Xingjian Zhang, Pei Zeng, Tian Ye, Hoi-Kwong Lo és Xiongfeng Ma. Az eszközfüggetlen biztonság kvantumkomplementaritása. 2021. november. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2111.13855.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2111.13855
[30] Adam Winick, Norbert Lütkenhaus és Patrick J. Coles. Megbízható numerikus kulcssebesség a kvantumkulcs-elosztáshoz. Quantum, 2: 77, 2018. júl. 10.22331/q-2018-07-26-77.
https://doi.org/10.22331/q-2018-07-26-77
[31] N. David Mermin. Extrém kvantumösszefonódás makroszkopikusan elkülönülő állapotok szuperpozíciójában. Phys. Rev. Lett., 65: 1838–1840, 1990. október. 10.1103/PhysRevLett.65.1838.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.65.1838
[32] Federico Grasselli, Gláucia Murta, Hermann Kampermann és Dagmar Bruß. Entrópiahatárok többpárti eszközfüggetlen titkosításhoz. PRX Quantum, 2: 010308, 2021. január. 10.1103/PRXQuantum.2.010308.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010308
[33] https:///github.com/MicheleMasini1996/diqkd-2input2output.
https:///github.com/MicheleMasini1996/diqkd-2input2output
[34] Stefano Pironio, Antonio Acín, Serge Massar, Antoine Boyer de La Giroday, Dzmitry N. Matsukevich, Peter Maunz, Steven Olmschenk, David Hayes, Le Luo, T. Andrew Manning és Christopher Monroe. Bell-tétel által hitelesített véletlen számok. Nature, 464: 1021–1024, 2010. ápr. 10.1038/nature09008.
https:///doi.org/10.1038/nature09008
[35] Antonio Acín, Serge Massar és Stefano Pironio. Véletlenszerűség versus nem lokalitás és összefonódás. Phys. Rev. Lett., 108: 100402, 2012. március. 10.1103/PhysRevLett.108.100402.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.100402
Idézi
[1] D. P. Nadlinger, P. Drmota, B. C. Nichol, G. Araneda, D. Main, R. Srinivas, D. M. Lucas, C. J. Ballance, K. Ivanov, E. Y. -Z. Tan, P. Sekatski, R. L. Urbanke, R. Renner, N. Sangouard és J.-D. Bancal, „Kísérleti kvantumkulcs-eloszlás, amelyet Bell tétele hitelesít”, Nature 607 7920, 682 (2022).
[2] Lewis Wooltorton, Peter Brown és Roger Colbeck, „Szűk analitikai korlát az eszközfüggetlen véletlenszerűség és a nem lokalitás közötti kompromisszumról”. Physical Review Letters 129 15, 150403 (2022).
[3] Víctor Zapatero, Tim van Leent, Rotem Arnon-Friedman, Wen-Zhao Liu, Qiang Zhang, Harald Weinfurter és Marcos Curty, „Eszközfüggetlen kvantumkulcs-elosztás előrehaladása”, arXiv: 2208.12842.
[4] Karol Łukanowski, Maria Balanzó-Juandó, Farkas Máté, Antonio Acín és Jan Kołodyński, „Az eszközfüggetlen kvantumkulcs-elosztás felső határai konvex-kombinációs támadásokon alapulva”, arXiv: 2206.06245.
[5] Federico Grasselli, Gláucia Murta, Hermann Kampermann és Dagmar Bruß, „Eszközfüggetlen kriptográfia fellendítése háromoldalú nem lokalitás mellett”, arXiv: 2209.12828.
A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2022-10-21 02:01:11). 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 2022-10-21 02:01:09).
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.
