Meningkatkan Kinerja Distribusi Quantum Key Twin-field Dengan Keunggulan Teknologi Distilasi

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Meningkatkan kinerja distribusi kunci kuantum bidang ganda dengan keunggulan teknologi distilasi PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

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

¹Laboratorium Kunci Informasi Kuantum dan Kriptografi Henan, SSF IEU, Zhengzhou 450000, Tiongkok
²Laboratorium Kunci CAS untuk Informasi Kuantum, Universitas Sains dan Teknologi Tiongkok, Hefei, Anhui 230026, Tiongkok
³Institut Informasi dan Teknologi Kuantum, Universitas Pos dan Telekomunikasi Nanjing, Nanjing 210003, Tiongkok
⁴Sekolah Teknik Informasi dan Komunikasi, Universitas Hainan, Haikou 570228, Cina

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Dalam karya ini, kami menerapkan metode distilasi keuntungan untuk meningkatkan kinerja sistem distribusi kunci kuantum medan ganda praktis dalam serangan kolektif. Dibandingkan dengan hasil analisis sebelumnya yang diberikan oleh Maeda, Sasaki dan Koashi [Nature Communication 10, 3140 (2019)], jarak transmisi maksimal yang diperoleh dengan metode analisis kami akan ditingkatkan dari 420 km menjadi 470 km. Dengan meningkatkan kesalahan misalignment yang tidak bergantung pada kerugian menjadi 12%, metode analisis sebelumnya tidak dapat mengatasi batasan jarak laju. Namun, metode analisis kami masih dapat mengatasi batasan jarak laju ketika kesalahan misalignment sebesar 16%. Yang lebih mengejutkan lagi, kami membuktikan bahwa distribusi kunci kuantum medan ganda dapat menghasilkan kunci aman yang positif meskipun kesalahan ketidakselarasan mendekati 50%, sehingga metode analisis kami dapat secara signifikan meningkatkan kinerja sistem distribusi kunci kuantum medan ganda yang praktis.

► data BibTeX

@article{Li2023meningkatkan, doi = {10.22331/q-2023-12-06-1201}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-12-06-1201}, title = {Meningkatkan kinerja distribusi kunci kuantum medan ganda dengan teknologi distilasi keunggulan}, penulis = {Li, Hong-Wei dan Wang, Rui-Qiang dan Zhang, Chun-Mei dan Cai, Qing-Yu}, jurnal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, penerbit = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, halaman = {1201}, bulan = Desember, tahun = {2023} }

► Referensi

[1] Charles H. Bennett dan Gilles Brassard. "Kriptografi kuantum: Distribusi kunci publik dan lempar koin". Ilmu Komputer Teoritis 560, 7–11 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025

[2] Hoi-Kwong Lo dan Hoi Fung Chau. “Keamanan tanpa syarat dari distribusi kunci kuantum dalam jarak jauh”. Sains 283, 2050–2056 (1999).
https:///doi.org/10.1126/science.283.5410.2050

[3] Peter W Shor dan John Preskill. “Bukti sederhana keamanan protokol distribusi kunci kuantum bb84”. Tinjauan Fisik Surat 85, 441 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.441

[4] Renato Renner. “Keamanan distribusi kunci kuantum”. Jurnal Internasional Informasi Kuantum 6, 1–127 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749908003256

[5] Valerio Scarani, Helle Bechmann-Pasquinucci, Nicolas J Cerf, Miloslav Dušek, Norbert Lütkenhaus, dan Momtchil Peev. “Keamanan distribusi kunci kuantum praktis”. Review Fisika Modern 81, 1301 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1301

[6] 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, dkk. “Menyerang sistem distribusi kunci kuantum praktis dengan pemecah sinar yang bergantung pada panjang gelombang dan sumber multipanjang gelombang”. Tinjauan Fisik A 84, 062308 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.062308

[7] Lars Lydersen, Carlos Wiechers, Christoffer Wittmann, Dominique Elser, Johannes Skaar, dan Vadim Makarov. “Meretas sistem kriptografi kuantum komersial dengan pencahayaan terang yang disesuaikan”. Photonics Alam 4, 686–689 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2010.214

[8] Hong-Wei Li, Zheng-Mao Xu, dan Qing-Yu Cai. “Keacakan kecil yang tidak sempurna membatasi keamanan distribusi kunci kuantum”. Tinjauan Fisik A 98, 062325 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062325

[9] Samuel L Braunstein dan Stefano Pirandola. “Distribusi kunci kuantum bebas saluran samping”. Surat Tinjauan Fisik 108, 130502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130502

[10] Hoi-Kwong Lo, Marcos Curty, dan Bing Qi. “Distribusi kunci kuantum yang tidak bergantung pada perangkat pengukuran”. Surat Tinjauan Fisik 108, 130503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130503

[11] Leong-Chuan Kwek, Lin Cao, Wei Luo, Yunxiang Wang, Shihai Sun, Xiangbin Wang, dan Ai Qun Liu. “Distribusi kunci kuantum berbasis chip”. Buletin AAPPS 31 (2021).
https://doi.org/10.1007/s43673-021-00017-0

[12] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza, Carlo Ottaviani, dan Leonardo Banchi. “Batas mendasar komunikasi kuantum tanpa repeater”. Komunikasi Alam 8, 15043 (2017).
https:///doi.org/10.1038/ncomms15043

[13] Marco Lucamarini, Zhiliang L Yuan, James F Dynes, dan Andrew J Shields. “Mengatasi batas laju-jarak distribusi kunci kuantum tanpa repeater kuantum”. Alam 557, 400–403 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0066-6

[14] Xiongfeng Ma, Pei Zeng, dan Hongyi Zhou. “Distribusi kunci kuantum pencocokan fase”. Tinjauan Fisik X 8, 031043 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031043

[15] Xiang-Bin Wang, Zong-Wen Yu, dan Xiao-Long Hu. “Distribusi kunci kuantum bidang kembar dengan kesalahan ketidaksejajaran yang besar”. Tinjauan Fisik A 98, 062323 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062323

[16] Chaohan Cui, Zhen-Qiang Yin, Rong Wang, Wei Chen, Shuang Wang, Guang-Can Guo, dan Zheng-Fu Han. “Distribusi kunci kuantum bidang kembar tanpa fase pascaseleksi”. Tinjauan Fisik Diterapkan 11, 034053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.11.034053

[17] Marcos Curty, Koji Azuma, dan Hoi-Kwong Lo. “Bukti keamanan sederhana dari protokol distribusi kunci kuantum tipe bidang ganda”. npj Informasi Kuantum 5, 64 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0175-6

[18] Jie Lin dan Norbert Lütkenhaus. “Analisis keamanan sederhana dari distribusi kunci kuantum yang tidak bergantung pada perangkat dan pengukuran pencocokan fase”. Tinjauan Fisik A 98, 042332 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042332

[19] Kento Maeda, Toshihiko Sasaki, dan Masato Koashi. “Distribusi kunci kuantum tanpa berulang dengan analisis kunci hingga yang efisien mengatasi batas jarak laju”. Komunikasi Alam 10, 3140 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-019-11008-z

[20] Guillermo Currás-Lorenzo, Álvaro Navarrete, Koji Azuma, Go Kato, Marcos Curty, dan Mohsen Razavi. “Keamanan kunci terbatas yang ketat untuk distribusi kunci kuantum bidang ganda”. npj Informasi Kuantum 7, 22 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41534-020-00345-3

[21] Guillermo Currás-Lorenzo, Lewis Wooltorton, dan Mohsen Razavi. “Distribusi kunci kuantum bidang kembar dengan pengacakan fase diskrit penuh”. Review Fisik Berlaku 15, 014016 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.014016

[22] M Minder, M Pittaluga, GL Roberts, M Lucamarini, JF Dynes, ZL Yuan, dan AJ Shields. “Distribusi kunci kuantum eksperimental di luar kapasitas kunci rahasia tanpa pengulang”. Fotonik Alam 13, 334–338 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41566-019-0377-7

[23] Xiaoqing Zhong, Jianyong Hu, Marcos Curty, Li Qian, dan Hoi-Kwong Lo. “Demonstrasi eksperimental pembuktian prinsip distribusi kunci kuantum tipe medan ganda”. Surat Tinjauan Fisik 123, 100506 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100506

[24] Yang Liu, Zong-Wen Yu, Weijun Zhang, Jian-Yu Guan, Jiu-Peng Chen, Chi Zhang, Xiao-Long Hu, Hao Li, Cong Jiang, Jin Lin, dkk. “Distribusi kunci kuantum bidang ganda eksperimental melalui pengiriman atau tidak pengiriman”. Surat Tinjauan Fisik 123, 100505 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100505

[25] Shuang Wang, De-Yong He, Zhen-Qiang Yin, Feng-Yu Lu, Chao-Han Cui, Wei Chen, Zheng Zhou, Guang-Can Guo, dan Zheng-Fu Han. “Mengalahkan batas jarak laju fundamental dalam sistem distribusi kunci kuantum pembuktian prinsip”. Review Fisik X 9, 021046 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021046

[26] 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, dan Jian-Wei Pan. “Uji lapangan distribusi kunci kuantum medan ganda melalui pengiriman atau tidak pengiriman sepanjang 428 km”. Surat Tinjauan Fisik 126, 250502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.250502

[27] 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, dan Jian-Wei Pan. “Distribusi kunci kuantum medan kembar melalui serat optik sepanjang 511 km yang menghubungkan dua wilayah metropolitan yang jauh”. Fotonik Alam 15, 570–575 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00828-5

[28] 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, dan Zheng-Fu Han. “Distribusi kunci kuantum medan ganda pada serat sepanjang 830 km”. Fotonik Alam 16, 154–161 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41566-021-00928-2

[29] Hua-Lei Yin dan Zeng-Bing Chen. “Distribusi kunci kuantum bidang ganda berbasis negara bagian yang koheren”. Laporan Ilmiah 9, 14918 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41598-019-50429-0

[30] Mario Mastriani dan Sundaraja Sitharama Iyengar. “Repeater kuantum satelit untuk internet kuantum”. Rekayasa Kuantum 2, e55 (2020).
https:///doi.org/10.1002/que2.55

[31] 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, dan Guang-Can Guo. “Pemurnian keterikatan jarak jauh untuk komunikasi kuantum”. Surat Tinjauan Fisik 126, 010503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.010503

[32] Gui-Lu Long, Dong Pan, Yu-Bo Sheng, Qikun Xue, Jianhua Lu, dan Lajos Hanzo. “Jalur evolusioner untuk internet kuantum yang mengandalkan repeater klasik yang aman”. Jaringan IEEE 36, 82–88 (2022).
https:///doi.org/10.1109/MNET.108.2100375

[33] Ueli M Maurer. “Perjanjian kunci rahasia melalui diskusi publik dari informasi umum”. Transaksi IEEE pada Teori Informasi 39, 733–742 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.256484

[34] Barbara Kraus, Cyril Branciard, dan Renato Renner. “Keamanan protokol distribusi kunci kuantum menggunakan komunikasi klasik dua arah atau pulsa koheren lemah”. Tinjauan Fisik A 75, 012316 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012316

[35] Joonwoo Bae dan Antonio Acín. “Distilasi kunci dari saluran kuantum menggunakan protokol komunikasi dua arah”. Tinjauan Fisik A 75, 012334 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012334

[36] Gláucia Murta, Filip Rozpędek, Jérémy Ribeiro, David Elkouss, dan Stephanie Wehner. “Tarif utama untuk protokol distribusi kunci kuantum dengan gangguan asimetris”. Tinjauan Fisik A 101, 062321 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.062321

[37] Ernest Y.-Z. Tan, Charles C.-W. Lim, dan Renato Renner. “Distilasi keuntungan untuk distribusi kunci kuantum yang tidak bergantung pada perangkat”. Surat Tinjauan Fisik 124, 020502 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.020502

[38] Dagmar Bruß. “Pengupasan optimal dalam kriptografi kuantum dengan enam status”. Surat Tinjauan Fisik 81, 3018 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.3018

[39] Won-Young Hwang. “Distribusi kunci kuantum dengan kerugian tinggi: menuju komunikasi aman global”. Surat Tinjauan Fisik 91, 057901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.057901

[40] Xiang-Bin Wang. “Mengalahkan serangan pemisahan nomor foton dalam kriptografi kuantum praktis”. Surat Tinjauan Fisik 94, 230503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230503

[41] Hoi-Kwong Lo, Xiongfeng Ma, dan Kai Chen. “Distribusi kunci kuantum status umpan”. Surat Tinjauan Fisik 94, 230504 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230504

[42] Hong-Wei Li, Chun-Mei Zhang, Mu-Sheng Jiang, dan Qing-Yu Cai. “Meningkatkan kinerja distribusi kunci kuantum keadaan umpan praktis dengan teknologi distilasi keunggulan”. Fisika Komunikasi 5, 53 (2022).
https://doi.org/10.1038/s42005-022-00831-4

[43] Daniel Gottesman dan Hoi-Kwong Lo. “Bukti keamanan distribusi kunci kuantum dengan komunikasi klasik dua arah”. Transaksi IEEE pada Teori Informasi 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, dan Zheng-Fu Han. “Distribusi kunci kuantum pencocokan fase dengan distilasi keuntungan”. Jurnal Fisika Baru 24, 073049 (2022).
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/ac8115

[45] Zong-Wen Yu, Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Hai Xu, dan Xiang-Bin Wang. “Distribusi kunci kuantum bidang ganda mengirim atau tidak mengirim dalam praktiknya”. Laporan Ilmiah 9, 3080 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-019-39225-y

[46] Hai Xu, Zong-Wen Yu, Cong Jiang, Xiao-Long Hu, dan Xiang-Bin Wang. “Distribusi kunci kuantum bidang ganda mengirim atau tidak mengirim: Mematahkan laju kunci transmisi langsung”. Tinjauan Fisik A 101, 042330 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.042330

[47] Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Zong-Wen Yu, dan Xiang-Bin Wang. “Protokol bidang kembar mengirim atau tidak mengirim untuk distribusi kunci kuantum dengan parameter sumber asimetris”. Tinjauan Fisik A 100, 062337 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.062337

[48] Marco Tomamichel. “Kerangka kerja teori informasi kuantum non-asimtotik”. Tesis doktoral. ETH Zürich. Zurich (2012).
https: / / doi.org/ 10.3929 / ethz-a-7356080

[49] Jaikumar Radhakrishnan dan Amnon Ta-Shma. “Batas untuk pendispersi, ekstraktor, dan superkonsentrator kedalaman dua”. Jurnal SIAM Matematika Diskrit 13, 2–24 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0895480197329508

[50] Wassily Hoeffding. “Ketidaksetaraan probabilitas untuk jumlah variabel acak terbatas”. Jurnal Asosiasi Statistik Amerika 58, 13–30 (1963).
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2282952

Dikutip oleh

[1] Li-Wen Hu, Chun-Mei Zhang, dan Hong-Wei Li, “Distribusi kunci kuantum independen perangkat pengukuran praktis dengan distilasi keunggulan”, Pemrosesan Informasi Quantum 22 1, 77 (2023).

[2] Xin Liu, Di Luo, Zhenrong Zhang, dan Kejin Wei, “Distribusi kunci kuantum pemasangan mode dengan distilasi keuntungan”, Ulasan Fisik 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, dan Zheng-Fu Han, “Distribusi kunci kuantum pencocokan fase dengan distilasi keuntungan ”, Jurnal Fisika Baru 24 7, 073049 (2022).

[4] Xiao-Lei Jiang, Yang Wang, Jia-Ji Li, Yi-Fei Lu, Chen-Peng Hao, Chun Zhou, dan Wan-Su Bao, “Meningkatkan kinerja distribusi kunci kuantum yang tidak bergantung pada kerangka referensi dengan keuntungan teknologi distilasi”, Optik Ekspres 31 6, 9196 (2023).

[5] Jian-Rong Zhu, Chun-Mei Zhang, Rong Wang, dan Hong-Wei Li, “Distribusi kunci kuantum independen bingkai referensi dengan distilasi keunggulan”, Optik Letters 48 3, 542 (2023).

[6] Kailu Zhang, Jingyang Liu, Huajian Ding, Xingyu Zhou, Chunhui Zhang, dan Qin Wang, “Distribusi Kunci Kuantum Independen Perangkat Pengukuran Asimetris melalui Distilasi Keuntungan”, Entropi 25 8, 1174 (2023).

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2023-12-07 03:31:43). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

On Layanan dikutip-oleh Crossref tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2023-12-07 03:31:39).

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
Sumber: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-12-06-1201/

Stempel Waktu: Desember 6, 2023

Stempel Waktu: September 22, 2022

Meningkatkan kinerja distribusi kunci kuantum medan ganda dengan teknologi distilasi keunggulan

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Abstrak

► data BibTeX

► Referensi

Dikutip oleh

Lebih dari Jurnal Kuantum

Pengaturan Parameter dalam Optimasi Perkiraan Kuantum dari Masalah Tertimbang

Metode Titik Interior yang Kuat untuk Komputasi Tingkat Distribusi Kunci Kuantum

Kode Produk Tensor Quantum Reed-Muller yang dibantu keterjeratan

Algoritma kuantum untuk evolusi waktu variasional berbasis grid

Pengenalan Fase Kuantum melalui Metode Kernel Kuantum

Geometri Degenerasi dalam Ruang Potensial dan Kepadatan

Berat minimum yang dikorelasikan dengan pipa sangat cocok dengan kode permukaan

Transisi dalam Kompleksitas Keterikatan dalam Sirkuit Acak

Tentang Kami

Pencarian Vertikal & Ai

Platform

Tetap Berhubung

Akun