QKD-parameterestimering ved to-universell hashing

Publisert av Platon

Følgere: 0

QKD-parameterestimering ved to-universal hashing PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikalt søk. Ai.

Institutt for kommunikasjon og navigasjon, German Aerospace Center, Oberpfaffenhofen, 82234 Weßling, Tyskland

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

Abstrakt

Denne artikkelen foreslår og beviser sikkerheten til en QKD-protokoll som bruker to-universal hashing i stedet for tilfeldig prøvetaking for å estimere antall bitflip- og phase flip-feil. Denne protokollen overgår dramatisk tidligere QKD-protokoller for små blokkstørrelser. Mer generelt, for den to-universelle hashing QKD-protokollen, reduseres forskjellen mellom asymptotisk og endelig nøkkelhastighet med antallet $n$ qubits som $cn^{-1}$, der $c$ avhenger av sikkerhetsparameteren. Til sammenligning reduseres ikke den samme forskjellen raskere enn $c'n^{-1/3}$ for en optimalisert protokoll som bruker tilfeldig sampling og har samme asymptotiske hastighet, der $c'$ avhenger av sikkerhetsparameteren og feilen vurdere.

Populært sammendrag

En kvantenøkkeldistribusjonsprotokoll (QKD) lar to brukere etablere en hemmelig nøkkel ved å kommunisere over en autentisert klassisk kanal og en fullstendig usikker kvantekanal. Viktige parametere for en QKD-protokoll er antall qubits sendt over kvantekanalen, motstanden mot støy på kvantekanalen, størrelsen på den hemmelige utgangsnøkkelen og sikkerhetsnivået.

Eksisterende QKD-protokoller og sikkerhetsbevis viser avveininger mellom parametrene: For et gitt antall qubits vil forbedring av støymotstand eller sikkerhet gjøre utdatastørrelsen mindre. Disse avveiningene er spesielt alvorlige når antallet qubits er lite, dvs. rundt 1000-10000. Et så lite antall qubits oppstår i praksis når kvantekanalen er spesielt vanskelig å implementere, for eksempel når en satellitt sender sammenfiltrede fotonpar til to bakkestasjoner.

Dette arbeidet spør: er det QKD-protokoller og sikkerhetsbevis som viser bedre parameteravveininger, spesielt i tilfellet når antallet qubits er lite? Den presenterer en slik QKD-protokoll og sikkerhetsbevis. Denne protokollen bruker to-universal hashing i stedet for tilfeldig sampling for å estimere antall bitflip- og phase flip-feil, noe som fører til en dramatisk forbedring i parameteravveininger for små antall qubits, men også gjør protokollen vanskeligere å implementere.

► BibTeX-data

@artikkel{Ostrev2023qkdparameter, doi = {10.22331/q-2023-01-13-894}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-01-13-894}, tittel = {{QKD } parameterestimering ved to-universal hashing}, forfatter = {Ostrev, Dimiter}, journal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, utgiver = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volum = {7}, sider = {894}, måned = jan, år = {2023} }

► Referanser

[1] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin og William K. Wootters. Blandet tilstandssammenfiltring og kvantefeilkorreksjon. Phys. Rev. A, 54:3824–3851, november 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] Niek J Bouman og Serge Fehr. Prøvetaking i en kvantepopulasjon, og applikasjoner. I Annual Cryptology Conference, side 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] Gilles Brassard og Louis Salvail. Hemmelig nøkkelforsoning ved offentlig diskusjon. I Workshop om teori og anvendelse av kryptografiske teknikker, side 410–423. Springer, 1993. doi:10.1007/3-540-48285-7_35.
https://doi.org/10.1007/3-540-48285-7_35

[4] AR Calderbank, EM Rains, PW Shor og NJA Sloane. Kvantefeilkorreksjon og ortogonal geometri. Phys. Rev. Lett., 78:405–408, januar 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] AR Calderbank og Peter W. Shor. Gode kvantefeilkorrigerende koder finnes. Phys. Rev. A, 54:1098–1105, august 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] J. Lawrence Carter og Mark N. Wegman. Universelle klasser av hashfunksjoner. 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 / artikkel / pii / 0022000079900448

[7] Peter Elias. Koding for to støyende kanaler. I Colin Cherry, redaktør, Information Theory, 3rd London Symposium, London, England, sept. 1955. Butterworths vitenskapelige publikasjoner, 1956. URL: https://worldcat.org/en/title/562487502, doi: 10.1038/176773a0.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 176773a0
https://worldcat.org/no/title/562487502

[8] Chi-Hang Fred Fung, Xiongfeng Ma og HF Chau. Praktiske problemstillinger innen kvantenøkkel-distribusjon etterbehandling. Physical Review A, 81(1), jan 2010. 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] Robert G. Gallager. Paritetssjekkkoder med lav tetthet. The MIT Press, 09 1963. doi:10.7551/mitpress/4347.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.7551 / mitpress / 4347.001.0001

[10] Daniel Gottesman. Klasse av kvantefeilkorrigerende koder som metter kvantehammingsgrensen. Phys. Rev. A, 54:1862–1868, september 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] M Koashi. Enkelt sikkerhetsbevis for kvantenøkkeldistribusjon basert på komplementaritet. New Journal of Physics, 11(4):045018, apr 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] Charles Ci-Wen Lim, Feihu Xu, Jian-Wei Pan og Artur Ekert. Sikkerhetsanalyse av kvantenøkkeldistribusjon med liten blokklengde og dens anvendelse på kvanteromkommunikasjon. Physical Review Letters, 126(10), mars 2021. 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 og HF Chau. Ubetinget sikkerhet for kvantenøkkeldistribusjon over vilkårlig lange avstander. Science, 283(5410):2050–2056, mars 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] Michael A. Nielsen og Isaac L. Chuang. Kvanteberegning og kvanteinformasjon. Cambridge University Press, juni 2012.
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511976667

[15] Dimiter Ostrev. Komponerbar, ubetinget sikker meldingsautentisering uten noen hemmelig nøkkel. I 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), side 622–626, 2019. doi:10.1109/ISIT.2019.8849510.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2019.8849510

[16] S. Pirandola, UL Andersen, L. Banchi, M. Berta, D. Bunandar, R. Colbeck, D. Englund, T. Gehring, C. Lupo, C. Ottaviani, JL Pereira, M. Razavi, J. Shamsul Shaari , M. Tomamichel, VC Usenko, G. Vallone, P. Villoresi og P. Wallden. Fremskritt innen kvantekryptografi. Adv. Opt. Photon., 12(4):1012–1236, desember 2020. URL: 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] Christopher Portmann. Nøkkelresirkulering i autentisering. IEEE Transactions on Information Theory, 60(7):4383–4396, 2014. doi:10.1109/TIT.2014.2317312.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2014.2317312

[18] Christopher Portmann og Renato Renner. Kryptografisk sikkerhet for kvantenøkkeldistribusjon, 2014. 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] Renato Renner. Sikkerhet for kvantenøkkeldistribusjon. PhD-avhandling, ETH Zürich, 2005. 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] Peter W. Shor og John Preskill. Enkelt bevis på sikkerheten til bb84 kvantenøkkeldistribusjonsprotokollen. Phys. Rev. Lett., 85:441–444, juli 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] Andrew Steane. Interferens med flere partikler og kvantefeilkorreksjon. Proceedings of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 452(1954):2551–2577, 1996. URL: https:///royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.1996.0136, doi: /rspa.10.1098.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.1996.0136

[22] W. Forrest Stinespring. Positive funksjoner på c*-algebraer. 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] Marco Tomamichel og Anthony Leverrier. Et stort sett selvstendig og komplett sikkerhetsbevis for kvantenøkkeldistribusjon. Quantum, 1:14, juli 2017. 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] Marco Tomamichel, Charles Ci Wen Lim, Nicolas Gisin og Renato Renner. Tight finite-key analyse for kvantekryptografi. Nature communications, 3(1):1–6, 2012. doi:10.1038/ncomms1631.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms1631

[25] Mark N. Wegman og J.Lawrence Carter. Nye hash-funksjoner og deres bruk i autentisering og sett likhet. 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 / artikkel / 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, et al. Entanglement-basert sikker kvantekryptografi over 1,120 kilometer. Nature, 582(7813):501–505, 2020. doi:10.1038/s41586-020-2401-y.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2401-y

Sitert av

[1] Manuel B. Santos, Paulo Mateus og Chrysoula Vlachou, "Quantum Universally Composable Oblivious Linear Evaluation", arxiv: 2204.14171.

[2] Dimiter Ostrev, Davide Orsucci, Francisco Lázaro og Balazs Matuz, "Klassiske produktkodekonstruksjoner for kvante Calderbank-Shor-Steane-koder", arxiv: 2209.13474.

Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2023-01-14 11:00:11). 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 2023-01-14 11:00:09).

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.

SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
kilde: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-01-13-894/

Tidstempel: Januar 13, 2023

Tidstempel: Februar 9, 2023

QKD-parameterestimering ved to-universell hashing

Publisert av Platon

Abstrakt

Populært sammendrag

► BibTeX-data

► Referanser

Sitert av

Mer fra Kvantejournal

Kontinuerlige kvantevandringer for MAX-CUT er varme

Overlappet grupperingsmåling: Et enhetlig rammeverk for måling av kvantetilstander

Generaliserte trosforplantningsalgoritmer for dekoding av overflatekoder

Kvantemanipulasjon av et to-nivå mekanisk system

Forbedring av ytelsen til tofelts kvantenøkkeldistribusjon med fordelsdestillasjonsteknologi

En relativistisk diskret romtidsformulering av 3+1 QED

Oppdage optimale fermion-qubit-kartlegginger gjennom algoritmisk opptelling

Her kommer SU(N): multivariate kvanteporter og gradienter

Koherent tilbakemelding i optomekaniske systemer i sidebånds-uløst regime

En cellulær automatdekoder for en støydempende fargekode

Dynamisk mangekroppsdelokaliseringsovergang av en Tonks-gass i et kvasi-periodisk kjørepotensial

Om Oss

Vertikal søk og Ai

Plattform

Hold kontakten

Logg inn