Multipartite Intrinsic Non-Locality and Device-Independent Conference Key Agreement

Multipartite Intrinsic Non-Locality and Device-Independent Conference Key Agreement

Tidsstempel: 19. januar 2023 6:41
Multipartite Intrinsic Non-Locality og Device-Independent Conference Key Agreement PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Aby Philip1,5, Eneet Kaur2,4, Peter Bierhorst3, og Mark M. Wilde1,6

1Hearne Institute for Theoretical Physics, Institutt for fysikk og astronomi, og Center for Computation and Technology, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana 70803, USA
2Institute for Quantum Computing og Institutt for fysikk og astronomi, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada
3Institutt for matematikk, University of New Orleans, Louisiana 70148, USA
4Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721, USA
5School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, New York 14850, USA
6School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University, Ithaca, New York 14850, USA

Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.

Abstrakt

I dette arbeidet introduserer vi flerparts iboende ikke-lokalitet som en metode for å kvantifisere ressurser i flerpartsscenariet med enhetsuavhengig (DI) konferansenøkkelavtale. Vi beviser at flerparts iboende ikke-lokalitet er additiv, konveks og monoton under en klasse av frie operasjoner kalt lokale operasjoner og vanlig tilfeldighet. Som et av våre tekniske bidrag, etablerer vi en kjederegel for to varianter av flerparts gjensidig informasjon, som vi deretter bruker for å bevise at flerparts iboende ikke-lokalitet er additiv. Denne kjederegelen kan være av selvstendig interesse i andre sammenhenger. Alle disse egenskapene til flerparts iboende ikke-lokalitet er nyttige for å etablere hovedresultatet av vårt papir: flerparts iboende ikke-lokalitet er en øvre grense for hemmelig nøkkelrente i det generelle flerpartiscenarioet til DI-konferansenøkkelavtale. Vi diskuterer ulike eksempler på DI-konferansenøkkelprotokoller og sammenligner våre øvre grenser for disse protokollene med kjente nedre grenser. Til slutt beregner vi øvre grenser for nylige eksperimentelle realiseringer av DI kvantenøkkelfordeling.

► BibTeX-data

► Referanser

[1] Charles H. Bennett og Gilles Brassard. "Kvantekryptografi: distribusjon av offentlig nøkkel og myntkasting". I Proceedings of IEEE International Conference on Computers Systems and Signal Processing, Bangalore, India. Side 175–179. (1984). arXiv:2003.06557.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
arxiv: 2003.06557

[2] Artur K. Ekert. "Kvantekryptografi basert på Bells teorem". Physical Review Letters 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] Dominic Mayers. "Ubetinget sikkerhet i kvantekryptografi". Journal of the ACM 48, 351–406 (2001). arXiv:quant-ph/​9802025.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 382780.382781
arxiv: Quant-ph / 9802025

[4] Marco Tomamichel og Renato Renner. "Usikkerhetsforhold for jevne entropier". Physical Review Letters 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 og Howard M. Wiseman. "Ensidig enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon: Sikkerhet, gjennomførbarhet og forbindelsen med styring". Physical Review A 85, 010301 (2012). arXiv:1109.1435.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301
arxiv: 1109.1435

[6] Dominic Mayers og Andrew. Yao. "Kvantekryptografi med ufullkomment apparat". In Proceedings 39th Annual Symposium on Foundations of Computer Science (Cat. No.98CB36280). Side 503–509. (1998). arXiv:quant-ph/​9809039.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1998.743501
arxiv: Quant-ph / 9809039

[7] Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio og Valerio Scarani. "Enhetsuavhengig sikkerhet for kvantekryptografi mot kollektive angrep". Physical Review Letters 98, 230501 (2007). arXiv:quant-ph/​0702152.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
arxiv: Quant-ph / 0702152

[8] Rotem Arnon-Friedman, Frédéric Dupuis, Omar Fawzi, Renato Renner og Thomas Vidick. "Praktisk enhetsuavhengig kvantekryptografi via entropiakkumulering". Naturkommunikasjon 9, 1–11 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-017-02307-4

[9] Umesh Vazirani og Thomas Vidick. "Fullt enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon". Physical Review Letters 113, 140501 (2014). arXiv:1210.1810.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arxiv: 1210.1810

[10] Masahiro Takeoka, Saikat Guha og Mark M. Wilde. "Fundamentell avveining for rentetap for optisk kvantenøkkeldistribusjon". Naturkommunikasjon 5, 1–7 (2014). arXiv:1504.06390.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms6235
arxiv: 1504.06390

[11] Eneet Kaur, Mark M. Wilde og Andreas Winter. "Grunnleggende grenser for nøkkelrater i enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon". New Journal of Physics 22, 023039 (2020). arXiv:1810.05627.
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab6eaa
arxiv: 1810.05627

[12] Marek Winczewski, Tamoghna Das og Karol Horodecki. "Begrensninger på enhetsuavhengig nøkkel sikret mot ikke-signalerende motstander via den knuste ikke-lokaliteten" (2019). arXiv:1903.12154.
arxiv: 1903.12154

[13] Ueli M. Maurer og Stephan Wolf. "Ubetinget sikker nøkkelavtale og den iboende betingede informasjonen". IEEE Transactions on Information Theory 45, 499–514 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.748999

[14] Matthias Christandl og Andreas Winter. ""Squashed entanglement": et additivt sammenfiltringstiltak". Journal of Mathematical Physics 45, 829–840 (2004). arXiv:quant-ph/​0308088.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1643788
arxiv: Quant-ph / 0308088

[15] Eneet Kaur, Xiaoting Wang og Mark M. Wilde. "Betinget gjensidig informasjon og kvantestyring". Physical Review A 96, 022332 (2017). arXiv:1612.03875.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.022332
arxiv: 1612.03875

[16] Jérémy Ribeiro, Gláucia Murta og Stephanie Wehner. "Fullt enhetsuavhengig konferansenøkkelavtale". Physical Review A 97, 022307 (2018). arXiv:1708.00798.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022307
arxiv: 1708.00798

[17] Gláucia Murta, Federico Grasselli, Hermann Kampermann og Dagmar Bruß. "Nøkkelavtale for kvantekonferanse: En gjennomgang". Advanced Quantum Technologies 3, 2000025 (2020). arXiv:2003.10186.
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000025
arxiv: 2003.10186

[18] Michael Epping, Hermann Kampermann og Dagmar Bruß. "Storskala kvantenettverk basert på grafer". New Journal of Physics 18, 053036 (2016). arXiv:1504.06599.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​5/​053036
arxiv: 1504.06599

[19] Satosi Watanabe. "Informasjonsteoretisk analyse av multivariat korrelasjon". IBM Journal of Research and Development 4, 66–82 (1960).
https: / / doi.org/ 10.1147 / rd.41.0066

[20] Dong Yang, Karol Horodecki, Michal Horodecki, Pawel Horodecki, Jonathan Oppenheim og Wei Song. "Klemt sammenfiltring for flerpartsstater og sammenfiltringstiltak basert på det blandede konvekse taket". IEEE Transactions on Information Theory 55, 3375–3387 (2009). arXiv:0704.2236.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2021373
arxiv: 0704.2236

[21] David Avis, Patrick Hayden og Ivan Savov. "Distribuert kompresjon og sammenklemt sammenfiltring av flere partier". Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 41, 115301 (2008). arXiv:0707.2792.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​41/​11/​115301
arxiv: 0707.2792

[22] Kaushik P. Seshadreesan, Masahiro Takeoka og Mark M. Wilde. "Grenser for sammenfiltringsdestillasjon og hemmelig nøkkelavtale for kvantekringkastingskanaler". IEEE Transactions on Information Theory 62, 2849–2866 (2016). arXiv:1503.08139.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2016.2544803
arxiv: 1503.08139

[23] Rotem Arnon-Friedman og Felix Leditzky. "Øvre grenser for enhetsuavhengige kvantenøkkeldistribusjonsrater og en revidert Peres-formodning". IEEE Transactions on Information Theory 67, 6606–6618 (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, René Schwonnek, Florian Fertig, Sebastian Eppelt, Wenjamin Rosenfeld, Valerio Scarani, Charles C.-W. Lim og Harald Weinfurter. "Et enhetsuavhengig distribusjonssystem for kvantenøkkel for fjerntliggende brukere". Nature 607, 687–691 (2022). quant-ph:2110.00575.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04891-y
arxiv: 2110.00575

[25] René Schwonnek, Koon Tong Goh, Ignatius W Primaatmaja, Ernest YZ Tan, Ramona Wolf, Valerio Scarani og Charles CW Lim. "Enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon med tilfeldig nøkkelbasis". Naturkommunikasjon 12, 1–8 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​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 og Jian-Wei Pan. "Mot en fotonisk demonstrasjon av enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon". Physical Review Letters 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 og John Preskill. "Kausale og lokaliserbare kvanteoperasjoner". Physical Review A 64, 052309 (2001). arXiv:quant-ph/​0102043.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.64.052309
arxiv: Quant-ph / 0102043

[28] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani og Stephanie Wehner. "Bell ikke-lokalitet". Reviews of Modern Physics 86, 419 (2014). arXiv:1303.2849.
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
arxiv: 1303.2849

[29] Ke Li og Andreas Winter. "Klemt sammenfiltring, $mathbf{k}$-utvidbarhet, kvante Markov-kjeder og gjenopprettingskart". Fundamenter for fysikk 48, 910–924 (2018). arXiv:1410.4184.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-018-0143-6
arxiv: 1410.4184

[30] Maksim E. Shirokov. "Ensartet kontinuitet grenser for egenskaper ved flerpartite kvantesystemer". Journal of Mathematical Physics 62, 092206 (2021). arXiv:2007.00417.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0055155
arxiv: 2007.00417

[31] Te Sun Han. "Lineær avhengighetsstruktur for entropirommet". Informasjon og kontroll 29, 337–368 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(75)80004-0

[32] Te Sun Han. "Ikke-negative entropimål for multivariate symmetriske korrelasjoner". Informasjon og kontroll 36, 133–156 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(78)90275-9

[33] Dong Yang, Michał Horodecki og ZD Wang. "Et additivt og operasjonelt sammenfiltringstiltak: Betinget sammenfiltring av gjensidig informasjon". Physical Review Letters 101, 140501 (2008). arXiv:0804.3683.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.140501
arxiv: 0804.3683

[34] Stefano Pironio, Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar og Valerio Scarani. "Enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon sikret mot kollektive angrep". New Journal of Physics 11, 045021 (2009). arXiv:0903.4460.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​4/​045021
arxiv: 0903.4460

[35] Timo Holz, Hermann Kampermann og Dagmar Bruß. "En ekte flerparts Bell-ulikhet for enhetsuavhengig konferansenøkkelavtale". Physical Review Research 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. "Eksperimentell demonstrasjon av ekte treparts ikke-lokalitet under strenge lokalitetsforhold". Physical Review 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 og J.-D. Bancal. "Eksperimentell kvantenøkkelfordeling sertifisert av Bells teorem". Nature 607, 682–686 (2022). arXiv:2109.14600.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-04941-5
arxiv: 2109.14600

[38] Junior R. Gonzales-Ureta, Ana Predojević og Adán Cabello. "Enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon basert på Bell-ulikheter med mer enn to innganger og to utganger". Physical Review 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 og Stefano Pironio. "Definisjoner av flerparts ikke-lokalitet". Physical Review A 88, 014102 (2013). arXiv:1112.2626.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.88.014102
arxiv: 1112.2626

[40] Eneet Kaur, Karol Horodecki og Siddhartha Das. "Øvre grenser for enhetsuavhengige kvantenøkkeldistribusjonshastigheter i statiske og dynamiske scenarier". Fysisk gjennomgang Søkt 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 og Rotem Arnon-Friedman. "Enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon fra beregningsforutsetninger". New Journal of Physics 23, 123021 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac304b

[42] Tony Metger og Thomas Vidick. "Selvtesting av en enkelt kvanteenhet under beregningsforutsetninger". Quantum 5, 544 (2021). arXiv:2001.09161.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-16-544
arxiv: 2001.09161

[43] Aby Philip, Eneet Kaur, Peter Bierhorst og Mark M. Wilde. "Iboende ikke-lokalitet og enhetsuavhengig konferansenøkkelavtale" (2021) arXiv:2111.02596v1.
arxiv: 2111.02596v1

[44] Karol Horodecki, Marek Winczewski og Siddhartha Das. "Grunnleggende begrensninger på enhetsuavhengig kvantekonferansenøkkelavtale" (2021) arXiv:2111.02467v1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arxiv: 2111.02467v1

[45] Karol Horodecki, Marek Winczewski og Siddhartha Das. "Grunnleggende begrensninger på den enhetsuavhengige kvantekonferansenøkkelavtalen". Physical Review A 105, 022604 (2022). arXiv:2111.02467.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arxiv: 2111.02467

[46] Itamar Pitowsky. "Omfanget av kvantesannsynlighet". Journal of Mathematical Physics 27, 1556–1565 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527066

[47] Manuel Forster, Severin Winkler og Stefan Wolf. "Destillering av ikke-lokalitet". Physical Review Letters 102, 120401 (2009). arXiv:0809.3173.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.120401
arxiv: 0809.3173

[48] Manuel Forster og Stefan Wolf. "Topartsenheter av ikke-lokalitet". Physical Review A 84, 042112 (2011). arXiv:0808.0651.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.042112
arxiv: 0808.0651

[49] Rodrigo Gallego og Leandro Aolita. "Ikke-lokalitetsfrie ledninger og skilleevnen mellom Bell-bokser". Physical Review A 95, 032118 (2017). arXiv:1611.06932.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.032118
arxiv: 1611.06932

Sitert av

[1] Karol Horodecki, Marek Winczewski og Siddhartha Das, "Fundamentelle begrensninger på den enhetsuavhengige kvantekonferansenøkkelavtalen", Fysisk gjennomgang A 105 2, 022604 (2022).

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2023-01-21 00:01:07). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.

On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2023-01-21 00:01:04).

Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.

Tidstempel:

Mer fra Kvantejournal