Meerdelige intrinsieke non-lokaliteit en apparaatonafhankelijke conferentiesleutelovereenkomst

Meerdelige intrinsieke non-lokaliteit en apparaatonafhankelijke conferentiesleutelovereenkomst

Tijdstempel: 19 januari 2023 6:41 uur
Multipartiete intrinsieke niet-lokale en apparaatonafhankelijke conferentiesleutelovereenkomst PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Ab Philip1,5, Eneet Kaur2,4, Peter Bierhorst3, en Mark M.Wilde1,6

1Hearne Institute for Theoretical Physics, Department of Physics and Astronomy, and Center for Computation and Technology, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana 70803, VS
2Institute for Quantum Computing en Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada
3Afdeling Wiskunde, Universiteit van New Orleans, Louisiana 70148, VS
4Wyant College of Optical Sciences, Universiteit van Arizona, Tucson, Arizona 85721, VS
5School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, New York 14850, VS.
6School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University, Ithaca, New York 14850, VS

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

In dit werk introduceren we multipartiete intrinsieke non-lokaliteit als een methode voor het kwantificeren van bronnen in het multipartiete scenario van apparaatonafhankelijke (DI) conferentiesleutelovereenkomst. We bewijzen dat multipartiete intrinsieke non-lokaliteit additief, convex en monotoon is onder een klasse van vrije operaties die lokale operaties en gemeenschappelijke willekeur worden genoemd. Als een van onze technische bijdragen stellen we een kettingregel op voor twee varianten van multipartiete wederzijdse informatie, waarmee we vervolgens bewijzen dat multipartiete intrinsieke non-lokaliteit additief is. Deze kettingregel kan in andere contexten van zelfstandig belang zijn. Al deze eigenschappen van multipartiete intrinsieke non-lokaliteit zijn nuttig bij het vaststellen van het hoofdresultaat van ons artikel: multipartiete intrinsieke non-lokaliteit is een bovengrens voor geheime sleutelsnelheid in het algemene multipartiete scenario van DI-conferentiesleutelovereenkomst. We bespreken verschillende voorbeelden van DI-conferentiesleutelprotocollen en vergelijken onze bovengrenzen voor deze protocollen met bekende ondergrenzen. Ten slotte berekenen we bovengrenzen van recente experimentele realisaties van DI-kwantumsleuteldistributie.

โ–บ BibTeX-gegevens

โ–บ Referenties

[1] Charles H. Bennett en Gilles Brassard. "Kwantumcryptografie: distributie van openbare sleutels en het opgooien van munten". In Proceedings of IEEE International Conference on Computers Systems and Signal Processing, Bangalore, India. Pagina 175โ€“179. (1984). arXiv:2003.06557.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
arXiv: 2003.06557

[2] Artur K. Ekert. "Kwantumcryptografie gebaseerd op de stelling van Bell". Physical Review Letters 67, 661-663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] Dominicus Mayers. "Onvoorwaardelijke veiligheid in kwantumcryptografie". Publicatieblad van de ACM 48, 351-406 (2001). arXiv:quant-ph/โ€‹9802025.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 382780.382781
arXiv: quant-ph / 9802025

[4] Marco Tomamichel en Renato Renner. "Onzekerheidsrelatie voor vloeiende entropieรซn". Fysieke beoordelingsbrieven 106, 110506 (2011). arXiv: 1009.2015.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.110506
arXiv: 1009.2015

[5] Cyril Branciard, Eric G. Cavalcanti, Stephen P. Walborn, Valerio Scarani en Howard M. Wiseman. "Eenzijdige apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie: veiligheid, haalbaarheid en de verbinding met besturing". Fysieke beoordeling A 85, 010301 (2012). arXiv:1109.1435.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301
arXiv: 1109.1435

[6] Dominic Mayers en Andrew. Ja. "Kwantumcryptografie met onvolmaakte apparatuur". In Proceedings 39e jaarlijkse symposium over de grondslagen van computerwetenschap (cat. nr. 98CB36280). Pagina's 503-509. (1998). arXiv:quant-ph/โ€‹9809039.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1998.743501
arXiv: quant-ph / 9809039

[7] Antonio Acรญn, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio en Valerio Scarani. "Apparaatonafhankelijke beveiliging van kwantumcryptografie tegen collectieve aanvallen". Fysieke beoordeling Letters 98, 230501 (2007). arXiv:quant-ph/โ€‹0702152.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
arXiv: quant-ph / 0702152

[8] Rotem Arnon-Friedman, Frรฉdรฉric Dupuis, Omar Fawzi, Renato Renner en Thomas Vidick. "Praktische apparaatonafhankelijke kwantumcryptografie via entropie-accumulatie". Natuurcommunicatie 9, 1โ€“11 (2018).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41467-017-02307-4

[9] Umesh Vazirani en Thomas Vidick. "Volledig apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie". Fysieke beoordelingsbrieven 113, 140501 (2014). arXiv: 1210.1810.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

[10] Masahiro Takeoka, Saikat Guha en Mark M. Wilde. "Fundamentele afweging tussen snelheid en verlies voor distributie van optische kwantumsleutels". Natuurcommunicatie 5, 1โ€“7 (2014). arXiv:1504.06390.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms6235
arXiv: 1504.06390

[11] Eneet Kaur, Mark M. Wilde en Andreas Winter. "Fundamentele limieten op sleuteltarieven in apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie". Nieuw Journal of Physics 22, 023039 (2020). arXiv:1810.05627.
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹ab6eaa
arXiv: 1810.05627

[12] Marek Winczewski, Tamoghna Das en Karol Horodecki. "Beperkingen op apparaatonafhankelijke sleutel beveiligd tegen niet-signalerende tegenstander via de platgedrukte niet-lokaliteit" (2019). arXiv:1903.12154.
arXiv: 1903.12154

[13] Ueli M. Maurer en Stephan Wolf. "Onvoorwaardelijk veilige sleutelovereenkomst en de intrinsiek voorwaardelijke informatie". IEEE-transacties op informatietheorie 45, 499-514 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.748999

[14] Matthias Christandl en Andreas Winter. "" Geplet verstrengeling ": een additieve verstrengeling maatregel". Journal of Mathematical Physics 45, 829-840 (2004). arXiv:quant-ph/โ€‹0308088.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1643788
arXiv: quant-ph / 0308088

[15] Eneet Kaur, Xiaoting Wang en Mark M. Wilde. "Voorwaardelijke wederzijdse informatie en kwantumsturing". Fysieke beoordeling A 96, 022332 (2017). arXiv:1612.03875.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.022332
arXiv: 1612.03875

[16] Jรฉrรฉmy Ribeiro, Glรกucia Murta en Stephanie Wehner. "Volledig apparaatonafhankelijke conferentiesleutelovereenkomst". Fysieke beoordeling A 97, 022307 (2018). arXiv:1708.00798.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022307
arXiv: 1708.00798

[17] Glรกucia Murta, Federico Grasselli, Hermann Kampermann en Dagmar BruรŸ. "Kwantumconferentie sleutelovereenkomst: een beoordeling". Geavanceerde kwantumtechnologieรซn 3, 2000025 (2020). arXiv:2003.10186.
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000025
arXiv: 2003.10186

[18] Michael Epping, Hermann Kampermann en Dagmar BruรŸ. "Grootschalige kwantumnetwerken op basis van grafieken". Nieuw Journal of Physics 18, 053036 (2016). arXiv:1504.06599.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹18/โ€‹5/โ€‹053036
arXiv: 1504.06599

[19] Satosi Watanabe. "Informatie theoretische analyse van multivariate correlatie". IBM Journal of Onderzoek en Ontwikkeling 4, 66-82 (1960).
https: / / doi.org/ 10.1147 / rd.41.0066

[20] Dong Yang, Karol Horodecki, Michal Horodecki, Pawel Horodecki, Jonathan Oppenheim en Wei Song. "Plette verstrengeling voor multipartiete staten en verstrengelingsmaatregelen op basis van het gemengde convexe dak". IEEE-transacties op informatietheorie 55, 3375-3387 (2009). arXiv:0704.2236.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2021373
arXiv: 0704.2236

[21] David Avis, Patrick Hayden en Ivan Savov. "Gedistribueerde compressie en geplette verstrengeling met meerdere partijen". Journal of Physics A: wiskundige en theoretische 41, 115301 (2008). arXiv:0707.2792.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1751-8113/โ€‹41/โ€‹11/โ€‹115301
arXiv: 0707.2792

[22] Kaushik P. Seshadreesan, Masahiro Takeoka en Mark M. Wilde. "Grenzen aan verstrengelingdestillatie en geheime sleutelovereenkomst voor kwantumomroepkanalen". IEEE-transacties op informatietheorie 62, 2849-2866 (2016). arXiv:1503.08139.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2016.2544803
arXiv: 1503.08139

[23] Rotem Arnon-Friedman en Felix Leditzky. "Bovengrenzen voor apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributiesnelheden en een herzien vermoeden van Peres". IEEE Transactions on Information Theory 67, 6606โ€“6618 (2021). arXiv:2005.12325.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3086505
arXiv: 2005.12325

[24] Wei Zhang, Tim van Leent, Kai Redeker, Robert Garthoff, Renรฉ Schwonnek, Florian Fertig, Sebastian Eppelt, Wenjamin Rosenfeld, Valerio Scarani, Charles C.-W. Lim en Harald Weinfurter. "Een apparaatonafhankelijk kwantumsleuteldistributiesysteem voor gebruikers op afstand". Natuur 607, 687-691 (2022). quant-ph:2110.00575.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04891-y
arXiv: 2110.00575

[25] Renรฉ Schwonnek, Koon Tong Goh, Ignatius W Primaatmaja, Ernest YZ Tan, Ramona Wolf, Valerio Scarani en Charles CW Lim. "Apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie met willekeurige sleutelbasis". Natuurcommunicatie 12, 1โ€“8 (2021).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41467-021-23147-3

[26] Wen-Zhao Liu, Yu-Zhe Zhang, Yi-Zheng Zhen, Ming-Han Li, Yang Liu, Jingyun Fan, Feihu Xu, Qiang Zhang en Jian-Wei Pan. "Op weg naar een fotonische demonstratie van apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie". Fysieke beoordelingsbrieven 129, 050502 (2022). arXiv:2110.01480.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.129.050502
arXiv: 2110.01480

[27] David Beckman, Daniel Gottesman, Michael A Nielsen en John Preskill. "Causale en lokaliseerbare kwantumoperaties". Fysieke beoordeling A 64, 052309 (2001). arXiv:quant-ph/โ€‹0102043.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.64.052309
arXiv: quant-ph / 0102043

[28] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani en Stephanie Wehner. "Bell non-lokaliteit". Recensies van moderne natuurkunde 86, 419 (2014). arXiv:1303.2849.
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

[29] Ke Li en Andreas Winter. "Plette verstrengeling, $mathbf{k}$-uitbreidbaarheid, kwantum Markov-ketens en herstelkaarten". Grondslagen van de natuurkunde 48, 910-924 (2018). arXiv:1410.4184.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1007/โ€‹s10701-018-0143-6
arXiv: 1410.4184

[30] Maksim E. Shirokov. "Uniforme continuรฏteitsgrenzen voor kenmerken van meerdelige kwantumsystemen". Journal of Mathematical Physics 62, 092206 (2021). arXiv:2007.00417.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0055155
arXiv: 2007.00417

[31] Te Zon Han. "Lineaire afhankelijkheidsstructuur van de entropieruimte". Informatie en controle 29, 337-368 (1975).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1016/โ€‹s0019-9958(75)80004-0

[32] Te Zon Han. "Niet-negatieve entropiemetingen van multivariate symmetrische correlaties". Informatie en controle 36, 133-156 (1978).
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1016/โ€‹s0019-9958(78)90275-9

[33] Dong Yang, Michaล‚ Horodecki en ZD Wang. "Een additieve en operationele verstrengelingsmaatregel: voorwaardelijke verstrengeling van wederzijdse informatie". Fysieke beoordelingsbrieven 101, 140501 (2008). arXiv:0804.3683.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.140501
arXiv: 0804.3683

[34] Stefano Pironio, Antonio Acรญn, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar en Valerio Scarani. "Apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie beveiligd tegen collectieve aanvallen". Nieuw Journal of Physics 11, 045021 (2009). arXiv:0903.4460.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹11/โ€‹4/โ€‹045021
arXiv: 0903.4460

[35] Timo Holz, Hermann Kampermann en Dagmar BruรŸ. "Een echte meerdelige Bell-ongelijkheid voor apparaatonafhankelijke conferentiesleutelovereenkomst". Onderzoek naar fysieke beoordeling 2, 023251 (2020). arXiv:1910.11360.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.023251
arXiv: 1910.11360

[36] Liang Huang, Xue-Mei Gu, Yang-Fan Jiang, Dian Wu, Bing Bai, Ming-Cheng Chen, Qi-Chao Sun, Jun Zhang, Sixia Yu, Qiang Zhang, et al. "Experimentele demonstratie van echte tripartiete non-lokaliteit onder strikte plaatselijke voorwaarden". Fysieke beoordeling Letters 129, 060401 (2022). arXiv:2203.00889.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.129.060401
arXiv: 2203.00889

[37] DP Nadlinger, P. Drmota, BC Nichol, G. Araneda, D. Main, R. Srinivas, DM Lucas, CJ Ballance, K. Ivanov, EY-Z. Tan, P. Sekatski, RL Urbanke, R. Renner, N. Sangouard en J.-D. banaal. "Experimentele kwantumsleuteldistributie gecertificeerd door de stelling van Bell". Natuur 607, 682-686 (2022). arXiv:2109.14600.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1038/โ€‹s41586-022-04941-5
arXiv: 2109.14600

[38] Junior R. Gonzales-Ureta, Ana Predojeviฤ‡ en Adรกn Cabello. "Apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie op basis van Bell-ongelijkheden met meer dan twee ingangen en twee uitgangen". Fysieke beoordeling A 103, 052436 (2021). arXiv:2104.00413.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.052436
arXiv: 2104.00413

[39] Jean-Daniel Bancal, Jonathan Barrett, Nicolas Gisin en Stefano Pironio. "Definities van meerdelige non-lokaliteit". Fysieke beoordeling A 88, 014102 (2013). arXiv:1112.2626.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.88.014102
arXiv: 1112.2626

[40] Eneet Kaur, Karol Horodecki en Siddhartha Das. "Bovengrenzen voor apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributiesnelheden in statische en dynamische scenario's". Fysieke beoordeling toegepast 18, 054033 (2021). quant-ph:2107.06411.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevapplied.18.054033
arXiv: 2107.06411

[41] Tony Metger, Yfke Dulek, Andrea Coladangelo en Rotem Arnon-Friedman. "Apparaatonafhankelijke kwantumsleuteldistributie op basis van computationele aannames". Nieuw Journal of Physics 23, 123021 (2021).
https://โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.1088/โ€‹1367-2630/โ€‹ac304b

[42] Tony Metger en Thomas Vidick. "Zelftesten van een enkel kwantumapparaat onder computationele aannames". Kwantum 5, 544 (2021). arXiv:2001.09161.
https:/โ€‹/โ€‹doi.org/โ€‹10.22331/โ€‹q-2021-09-16-544
arXiv: 2001.09161

[43] Aby Philip, Eneet Kaur, Peter Bierhorst en Mark M. Wilde. "Intrinsieke non-lokaliteit en apparaatonafhankelijke conferentiesleutelovereenkomst" (2021) arXiv: 2111.02596v1.
arXiv: 2111.02596v1

[44] Karol Horodecki, Marek Winczewski en Siddhartha Das. "Fundamentele beperkingen op apparaatonafhankelijke kwantumconferentiesleutelovereenkomst" (2021) arXiv:2111.02467v1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467v1

[45] Karol Horodecki, Marek Winczewski en Siddhartha Das. "Fundamentele beperkingen op de apparaatonafhankelijke kwantumconferentiesleutelovereenkomst". Fysieke beoordeling A 105, 022604 (2022). arXiv:2111.02467.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467

[46] Itamar Pitowsky. "Het bereik van kwantumwaarschijnlijkheid". Journal of Mathematical Physics 27, 1556-1565 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527066

[47] Manuel Forster, Severin Winkler en Stefan Wolf. "Het distilleren van non-lokaliteit". Fysieke beoordelingsbrieven 102, 120401 (2009). arXiv:0809.3173.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.120401
arXiv: 0809.3173

[48] Manuel Forster en Stefan Wolf. "Bipartiete eenheden van niet-lokaliteit". Fysieke beoordeling A 84, 042112 (2011). arXiv:0808.0651.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.042112
arXiv: 0808.0651

[49] Rodrigo Gallego en Leandro Aolita. "Niet-lokaliteitsvrije bedrading en het onderscheid tussen belkasten". Fysieke beoordeling A 95, 032118 (2017). arXiv:1611.06932.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.032118
arXiv: 1611.06932

Geciteerd door

[1] Karol Horodecki, Marek Winczewski en Siddhartha Das, "Fundamentele beperkingen van de apparaatonafhankelijke kwantumconferentiesleutelovereenkomst", Fysieke beoordeling A 105 2, 022604 (2022).

Bovenstaande citaten zijn afkomstig van SAO / NASA ADS (laatst bijgewerkt met succes 2023-01-21 00:01:07). De lijst is mogelijk onvolledig omdat niet alle uitgevers geschikte en volledige citatiegegevens verstrekken.

On De door Crossref geciteerde service er zijn geen gegevens gevonden over het citeren van werken (laatste poging 2023-01-21 00:01:04).

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Tijdstempel:

Meer van Quantum Journaal