הערכת פרמטר QKD על ידי גיבוב שני אוניברסלי

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

הערכת פרמטר QKD על ידי שני אוניברסלי גיבוב PlatoBlockchain Data Intelligence. חיפוש אנכי. איי.

המכון לתקשורת וניווט, מרכז התעופה והחלל הגרמני, Oberpfaffenhofen, 82234 Weßling, גרמניה

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

מאמר זה מציע ומוכיח את האבטחה של פרוטוקול QKD המשתמש ב-hahing דו-אוניברסלי במקום דגימה אקראית כדי להעריך את מספר שגיאות היפוך סיביות והיפוך פאזה. פרוטוקול זה עולה בהרבה על פרוטוקולי QKD קודמים עבור גדלי בלוקים קטנים. באופן כללי יותר, עבור פרוטוקול הגיבוב הדו-אוניברסלי QKD, ההבדל בין קצב מפתח אסימפטוטי וסופי יורד עם מספר $n$ של qubits כמו $cn^{-1}$, כאשר $c$ תלוי בפרמטר האבטחה. לשם השוואה, אותו הבדל יורד לא מהר מ-$c'n^{-1/3}$ עבור פרוטוקול אופטימלי המשתמש בדגימה אקראית ובעל אותו קצב אסימפטוטי, כאשר $c'$ תלוי בפרמטר האבטחה והשגיאה ציון.

סיכום פופולרי

פרוטוקול חלוקת מפתח קוונטי (QKD) מאפשר לשני משתמשים ליצור מפתח סודי על ידי תקשורת בערוץ קלאסי מאומת וערוץ קוונטי לא מאובטח לחלוטין. פרמטרים חשובים עבור פרוטוקול QKD הם מספר הקווביטים שנשלחו על פני הערוץ הקוונטי, ההתנגדות לרעש בערוץ הקוונטי, גודל המפתח הסודי של הפלט ורמת האבטחה.

פרוטוקולי QKD קיימים והוכחות אבטחה מציגים פשרות בין הפרמטרים: עבור מספר נתון של קיוביטים, שיפור ההתנגדות לרעשים או האבטחה מקטין את גודל הפלט. פשרות אלו חמורות במיוחד כאשר מספר הקיוביטים קטן, כלומר בסביבות 1000-10000. מספר כה קטן של קיוביטים מתעורר בפועל כאשר הערוץ הקוונטי קשה במיוחד ליישום, למשל כאשר לוויין משדר זוגות פוטונים סבוכים לשתי תחנות קרקע.

העבודה הנוכחית שואלת: האם יש פרוטוקולי QKD והוכחות אבטחה שמציגות חילופי פרמטרים טובים יותר, במיוחד במקרה שמספר הקיוביטים קטן? הוא מציג פרוטוקול QKD אחד כזה והוכחת אבטחה. פרוטוקול זה משתמש בגיבוב שני אוניברסלי במקום דגימה אקראית כדי להעריך את מספר שגיאות היפוך סיביות והיפוך פאזה, מה שמוביל לשיפור דרמטי בהחלפות פרמטרים עבור מספר קטן של קיוביטים, אך גם מקשה על יישום הפרוטוקול.

► נתוני BibTeX

@article{Ostrev2023qkdparameter, doi = {10.22331/q-2023-01-13-894}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-01-13-894}, title = {{QKD } אומדן פרמטר על ידי גיבוב שני אוניברסלי}, מחבר = {Ostrev, Dimiter}, יומן = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, מוציא לאור = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, נפח = {7}, דפים = {894}, חודש = ינואר, שנה = {2023} }

► הפניות

[1] צ'ארלס ה. בנט, דיוויד פ. דיווינצ'נזו, ג'ון א. סמולין, וויליאם ק. ווטרס. הסתבכות במצב מעורב ותיקון שגיאות קוונטי. פיזי. Rev. A, 54:3824–3851, Nov 1996. 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] נייק ג'יי בומן וסרג' פהר. דגימה באוכלוסיה קוונטית, ויישומים. בכנס קריפטולוגיה שנתי, עמודים 724–741. Springer, 2010. doi:10.1007/978-3-642-14623-7_39.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-14623-7_39

[3] ז'יל בראסארד ולואי סלביל. פיוס מפתח סודי על ידי דיון ציבורי. בסדנה על התיאוריה והיישום של טכניקות קריפטוגרפיות, עמודים 410–423. Springer, 1993. doi:10.1007/3-540-48285-7_35.
https://doi.org/10.1007/3-540-48285-7_35

[4] A. R. Calderbank, E. M. Rains, P. W. Shor, and N. J. A. Sloane. תיקון שגיאות קוונטי וגיאומטריה אורתוגונלית. פיזי. Rev. Lett., 78:405–408, Jan 1997. 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] A. R. Calderbank ו- Peter W. Shor. קיימים קודים טובים לתיקון שגיאות קוונטיים. פיזי. Rev. A, 54:1098–1105, אוגוסט 1996. 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] ג'יי לורנס קרטר ומארק נ' ווגמן. מחלקות אוניברסליות של פונקציות גיבוב. 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] פיטר אליאס. קידוד לשני ערוצים רועשים. ב-Colin Cherry, עורך, 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] צ'י-האנג פרד פונג, שיונגפנג מא, וה.פ. צ'או. סוגיות מעשיות בפוסט-עיבוד קוונטי-מפתח-הפצה. Physical Review A, 81(1), ינואר 2010. כתובת 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] רוברט ג'י גלאגר. קודי בדיקת זוגיות בצפיפות נמוכה. The MIT Press, 09 1963. doi:10.7551/mitpress/4347.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.7551 / mitpress / 4347.001.0001

[10] דניאל גוטסמן. מחלקה של קודים לתיקון שגיאות קוונטיים הרוויה את תחום הפטיש הקוונטי. פיזי. Rev. A, 54:1862–1868, ספטמבר 1996. 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] מ קואשי. הוכחת אבטחה פשוטה להפצת מפתח קוונטי המבוססת על השלמה. New Journal of Physics, 11(4):045018, אפריל 2009. 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] צ'ארלס סי-ון לים, פייהו שו, ג'יאן-וויי פאן וארטור אקרט. ניתוח אבטחה של הפצת מפתח קוונטי עם אורך בלוק קטן ויישומו לתקשורת חלל קוונטית. Physical Review Letters, 126(10), מרץ 2021. כתובת 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 ו-H. F. Chau. אבטחה בלתי מותנית של הפצת מפתח קוונטי על פני מרחקים ארוכים באופן שרירותי. Science, 283(5410):2050–2056, mar 1999. 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] מייקל א. נילסן ואייזק ל. צ'ואנג. חישוב קוונטי ומידע קוונטי. הוצאת אוניברסיטת קיימברידג', יוני 2012.
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511976667

[15] דימיטר אוסטרב. אימות הודעות ניתן לחיבור, מאובטח ללא תנאים, ללא כל מפתח סודי. בשנת 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), עמודים 622–626, 2019. doi:10.1109/ISIT.2019.8849510.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2019.8849510

[16] S. Pirandola, U. L. Andersen, L. Banchi, M. Berta, D. Bunandar, R. Colbeck, D. Englund, T. Gehring, C. Lupo, C. Ottaviani, J. L. Pereira, M. Razavi, J. Shamsul Shaari. , M. Tomamichel, V. C. Usenko, G. Vallone, P. Villoresi, and P. Wallden. התקדמות בהצפנה קוונטית. עו"ד העדיף. Photon., 12(4):1012–1236, דצמבר 2020. כתובת אתר: 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] כריסטופר פורטמן. מיחזור מפתחות באימות. IEEE Transactions on Information Theory, 60(7):4383–4396, 2014. doi:10.1109/TIT.2014.2317312.
https: / doi.org/â € ‹10.1109 / TIT.2014.2317312

[18] כריסטופר פורטמן ורנאטו רנר. אבטחה קריפטוגרפית של הפצת מפתח קוונטי, 2014. כתובת 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] רנאטו רנר. אבטחת הפצת מפתח קוונטי. עבודת דוקטורט, ETH ציריך, 2005. כתובת 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] פיטר ו. שור וג'ון פרסקיל. הוכחה פשוטה לאבטחה של פרוטוקול הפצת המפתח הקוונטי bb84. פיזי. Rev. Lett., 85:441–444, Jul 2000. 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] אנדרו סטין. הפרעות מרובות חלקיקים ותיקון שגיאות קוונטי. הליכים של החברה המלכותית של לונדון. סדרה א': Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 452(1954):2551–2577, 1996. URL: https:///royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.1996.0136, doi: 10.1098 /rspa.1996.0136.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.1996.0136

[22] W. Forrest Stinespring. פונקציות חיוביות על c*-אלגברות. 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] מרקו טומיכל ואנתוני לוורייר. הוכחת אבטחה עצמאית ומלאה להפצת מפתח קוונטי. Quantum, 1:14, יולי 2017. כתובת 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] מרקו טומיכל, צ'ארלס סי וון לים, ניקולס גיסין ורנאטו רנר. ניתוח מפתח סופי הדוק להצפנה קוונטית. תקשורת טבע, 3(1):1–6, 2012. doi:10.1038/ncomms1631.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms1631

[25] מארק נ' ווגמן וג'יי לורנס קרטר. פונקציות גיבוב חדשות והשימוש בהן באימות ושוויון. 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, ועוד. הצפנה קוונטית מאובטחת מבוססת הסתבכות לאורך 1,120 קילומטרים. Nature, 582(7813):501–505, 2020. doi:10.1038/s41586-020-2401-y.
https: / doi.org/â € ‹10.1038 / s41586-020-2401-y

מצוטט על ידי

[1] מנואל ב. סנטוס, פאולו מטאוס וכריסולה ולאכו, "הערכה ליניארית קוונטית אוניברסלית הניתנת להרכבה", arXiv: 2204.14171.

[2] דימיטר אוסטרב, דוידה אורסוצ'י, פרנסיסקו לאזארו ובאלאס מתוז, "קונסטרוקציות קוד מוצר קלאסי לקודי קלדרבנק-שור-סטיין קוונטיים", arXiv: 2209.13474.

הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2023-01-14 11:00:11). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.

On השירות המוזכר של קרוסרף לא נמצאו נתונים על ציטוט עבודות (ניסיון אחרון 2023-01-14 11:00:09)

מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.