Wieloczęściowa wewnętrzna niezlokalizowana i niezależna od urządzenia umowa dotycząca klucza konferencyjnego

Wieloczęściowa wewnętrzna niezlokalizowana i niezależna od urządzenia umowa dotycząca klucza konferencyjnego

Znacznik czasu: 19 stycznia 2023 6:41
Wielostronna, wewnętrzna, nielokalna i niezależna od urządzenia kluczowa umowa konferencyjna PlatoBlockchain Data Intelligence. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Aby Filip1,5, Eneet Kaur2,4, Petera Bierhorsta3i Marka M. Wilde’a1,6

1Hearne Instytut Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki i Astronomii oraz Centrum Obliczeń i Technologii, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana 70803, USA
2Institute for Quantum Computing and Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Kanada
3Wydział Matematyki, Uniwersytet w Nowym Orleanie, Luizjana 70148, USA
4Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721, USA
5Szkoła Fizyki Stosowanej i Inżynierskiej, Cornell University, Ithaca, Nowy Jork 14850, USA
6Szkoła Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej, Cornell University, Ithaca, Nowy Jork 14850, USA

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

W tej pracy przedstawiamy wieloczęściową wewnętrzną nielokalność jako metodę ilościowego określania zasobów w wieloczęściowym scenariuszu uzgodnienia klucza konferencyjnego niezależnego od urządzenia (DI). Dowodzimy, że wieloczęściowa nielokalność wewnętrzna jest addytywna, wypukła i monotoniczna w ramach klasy swobodnych operacji zwanych operacjami lokalnymi i zwykłą losowością. W ramach naszego wkładu technicznego ustalamy regułę łańcuchową dla dwóch wariantów wieloczęściowej wzajemnej informacji, której następnie używamy, aby udowodnić, że wieloczęściowa wewnętrzna nielokalność jest addytywna. Ta reguła łańcuchowa może mieć niezależne znaczenie w innych kontekstach. Wszystkie te właściwości wieloczęściowej wewnętrznej nielokalności są pomocne w ustaleniu głównego wyniku naszego artykułu: wieloczęściowa wewnętrzna nielokalność jest górną granicą współczynnika tajnego klucza w ogólnym wieloczęściowym scenariuszu kluczowej umowy konferencji DI. Omawiamy różne przykłady kluczowych protokołów konferencji DI i porównujemy nasze górne granice dla tych protokołów ze znanymi dolnymi granicami. Na koniec obliczamy górne granice najnowszych eksperymentalnych realizacji rozkładu klucza kwantowego DI.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] Charlesa H. Bennetta i Gillesa Brassarda. „Kryptografia kwantowa: dystrybucja klucza publicznego i rzucanie monetą”. W materiałach Międzynarodowej Konferencji IEEE na temat systemów komputerowych i przetwarzania sygnałów, Bangalore, Indie. Strony 175–179. (1984). arXiv:2003.06557.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
arXiv: 2003.06557

[2] Artur K. Ekert. „Kryptografia kwantowa w oparciu o twierdzenie Bella”. Listy przeglądu fizycznego 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] Dominika Mayersa. „Bezwarunkowe bezpieczeństwo w kryptografii kwantowej”. Dziennik ACM 48, 351–406 (2001). arXiv:quant-ph/​9802025.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 382780.382781
arXiv: quant-ph / 9802025

[4] Marco Tomamichel i Renato Renner. „Relacja niepewności dla gładkich entropii”. Listy przeglądu fizycznego 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 i Howard M. Wiseman. „Jednostronna, niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego: bezpieczeństwo, wykonalność i połączenie ze sterowaniem”. Przegląd fizyczny A 85, 010301 (2012). arXiv:1109.1435.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301
arXiv: 1109.1435

[6] Dominic Mayers i Andrew. Yao. „Kryptografia kwantowa z niedoskonałym aparatem”. W Proceedings 39. doroczne sympozjum na temat podstaw informatyki (nr kat. 98CB36280). Strony 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 i Valerio Scarani. „Niezależne od urządzenia bezpieczeństwo kryptografii kwantowej przed atakami zbiorowymi”. Listy przeglądu fizycznego 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 i Thomas Vidick. „Praktyczna, niezależna od urządzenia kryptografia kwantowa poprzez akumulację entropii”. Nature Communications 9, 1–11 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-017-02307-4

[9] Umesh Vazirani i Thomas Vidick. „W pełni niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego”. Listy przeglądu fizycznego 113, 140501 (2014). arXiv:1210.1810.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

[10] Masahiro Takeoka, Saikat Guha i Mark M. Wilde. „Podstawowy kompromis w zakresie utraty szybkości dla optycznej dystrybucji klucza kwantowego”. Nature Communications 5, 1–7 (2014). arXiv:1504.06390.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms6235
arXiv: 1504.06390

[11] Eneet Kaur, Mark M. Wilde i Andreas Winter. „Podstawowe ograniczenia kluczowych stawek w niezależnej od urządzenia dystrybucji klucza kwantowego”. 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 i Karol Horodecki. „Ograniczenia klucza niezależnego od urządzenia zabezpieczają przed niesygnalizującym przeciwnikiem poprzez zmiażdżoną nielokalność” (2019). arXiv:1903.12154.
arXiv: 1903.12154

[13] Ueli M. Maurer i Stephan Wolf. „Bezwarunkowo bezpieczna umowa kluczowa i wewnętrzna informacja warunkowa”. Transakcje IEEE dotyczące teorii informacji 45, 499–514 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.748999

[14] Matthias Christandl i Andreas Winter. „ «Splątane splątanie»: addytywna miara splątania”. 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 i Mark M. Wilde. „Warunkowa wzajemna informacja i sterowanie kwantowe”. Przegląd fizyczny A 96, 022332 (2017). arXiv:1612.03875.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.022332
arXiv: 1612.03875

[16] Jérémy Ribeiro, Gláucia Murta i Stephanie Wehner. „W pełni niezależna od urządzenia umowa dotycząca klucza konferencyjnego”. Przegląd fizyczny 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 i Dagmar Bruß. „Kluczowa umowa konferencji Quantum: recenzja”. Zaawansowane technologie kwantowe 3, 2000025 (2020). arXiv:2003.10186.
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000025
arXiv: 2003.10186

[18] Michaela Eppinga, Hermanna Kampermanna i Dagmar Bruß. „Wielkoskalowe sieci kwantowe oparte na grafach”. 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. „Informacyjna analiza teoretyczna korelacji wieloczynnikowej”. IBM Journal of Research and Development 4, 66–82 (1960).
https: / / doi.org/ 10.1147 / rd.41.0066

[20] Dong Yang, Karol Horodecki, Michał Horodecki, Paweł Horodecki, Jonathan Oppenheim i Wei Song. „Splątanie spłaszczone dla stanów wieloczęściowych i miary splątania w oparciu o dach mieszany wypukły”. Transakcje IEEE dotyczące teorii informacji 55, 3375–3387 (2009). arXiv:0704.2236.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2021373
arXiv: 0704.2236

[21] Davida Avisa, Patricka Haydena i Ivana Savova. „Kompresja rozproszona i wielostronne sploty spłaszczone”. 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 i Mark M. Wilde. „Granice destylacji splątania i umowy o tajnym kluczu dla kanałów transmisji kwantowej”. Transakcje IEEE dotyczące teorii informacji 62, 2849–2866 (2016). arXiv:1503.08139.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2016.2544803
arXiv: 1503.08139

[23] Rotem Arnon-Friedman i Felix Leditzky. „Górne granice niezależnych od urządzenia współczynników dystrybucji klucza kwantowego i poprawiona hipoteza Peresa”. Transakcje IEEE dotyczące teorii informacji 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. Lima i Haralda Weinfurtera. „Niezależny od urządzenia kwantowy system dystrybucji kluczy dla odległych użytkowników”. Natura 607, 687–691 (2022). ilość-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 i Charles CW Lim. „Niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego z losową podstawą klucza”. Nature Communications 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 i Jian-Wei Pan. „W kierunku fotonicznej demonstracji niezależnej od urządzenia dystrybucji klucza kwantowego”. Listy przeglądu fizycznego 129, 050502 (2022). arXiv:2110.01480.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.129.050502
arXiv: 2110.01480

[27] Davida Beckmana, Daniela Gottesmana, Michaela A. Nielsena i Johna Preskilla. „Przyczynowe i lokalizowalne operacje kwantowe”. Przegląd fizyczny 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 i Stephanie Wehner. „Nielokalność dzwonu”. Recenzje Modern Physics 86, 419 (2014). arXiv:1303.2849.
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

[29] Ke Li i Andreas Winter. „Splątane splątanie, $mathbf{k}$-rozszerzalność, kwantowe łańcuchy Markowa i mapy odzyskiwania”. Podstawy fizyki 48, 910–924 (2018). arXiv:1410.4184.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-018-0143-6
arXiv: 1410.4184

[30] Maksim E. Szirokow. „Jednolite granice ciągłości dla cech wieloczęściowych układów kwantowych”. Journal of Mathematical Physics 62, 092206 (2021). arXiv:2007.00417.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0055155
arXiv: 2007.00417

[31] Te Sun Han. „Liniowa struktura zależności przestrzeni entropijnej”. Informacja i kontrola 29, 337–368 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(75)80004-0

[32] Te Sun Han. „Nieujemne miary entropii wielowymiarowych korelacji symetrycznych”. Informacja i kontrola 36, ​​133–156 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(78)90275-9

[33] Dong Yang, Michał Horodecki i ZD Wang. „Dodatkowa i operacyjna miara splątania: Warunkowe splątanie wzajemnych informacji”. Listy przeglądu fizycznego 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 i Valerio Scarani. „Niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego zabezpieczona przed zbiorowymi atakami”. 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 i Dagmar Bruß. „Prawdziwa wielostronna nierówność Bella dla uzgodnienia klucza konferencyjnego niezależnego od urządzenia”. Badania przeglądu fizycznego 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 i in. „Eksperymentalna demonstracja prawdziwej trójstronnej nielokalności w ściśle określonych warunkach lokalności”. Listy przeglądu fizycznego 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 i J.-D. Bankal. „Eksperymentalna dystrybucja klucza kwantowego potwierdzona twierdzeniem Bella”. Natura 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 i Adán Cabello. „Niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego oparta na nierównościach Bella z więcej niż dwoma wejściami i dwoma wyjściami”. Przegląd fizyczny 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 i Stefano Pironio. „Definicje nielokalności wieloczęściowej”. Przegląd fizyczny A 88, 014102 (2013). arXiv:1112.2626.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.88.014102
arXiv: 1112.2626

[40] Eneet Kaur, Karol Horodecki i Siddhartha Das. „Górne granice niezależnych od urządzenia współczynników dystrybucji klucza kwantowego w scenariuszach statycznych i dynamicznych”. Zastosowano przegląd fizyczny 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 i Rotem Arnon-Friedman. „Niezależna od urządzenia dystrybucja klucza kwantowego na podstawie założeń obliczeniowych”. New Journal of Physics 23, 123021 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac304b

[42] Tony’ego Metgera i Thomasa Vidicka. „Samotestowanie pojedynczego urządzenia kwantowego przy założeniach obliczeniowych”. Kwant 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 i Mark M. Wilde. „Wewnętrzna umowa dotycząca klucza konferencyjnego nielokalnego i niezależnego od urządzenia” (2021) arXiv:2111.02596v1.
arXiv: 2111.02596v1

[44] Karol Horodecki, Marek Winczewski i Siddhartha Das. „Podstawowe ograniczenia dotyczące niezależnej od urządzenia umowy na klucz konferencji kwantowej” (2021) arXiv:2111.02467v1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467v1

[45] Karol Horodecki, Marek Winczewski i Siddhartha Das. „Podstawowe ograniczenia niezależnej od urządzenia umowy na klucz konferencji kwantowej”. Przegląd fizyczny A 105, 022604 (2022). arXiv:2111.02467.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467

[46] Itamar Pitowski. „Zakres prawdopodobieństwa kwantowego”. Journal of Mathematical Physics 27, 1556–1565 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527066

[47] Manuela Forstera, Severina Winklera i Stefana Wolfa. „Destylacja nielokalności”. Listy przeglądu fizycznego 102, 120401 (2009). arXiv:0809.3173.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.120401
arXiv: 0809.3173

[48] Manuela Forstera i Stefana Wolfa. „Dwudzielne jednostki nielokalności”. Przegląd fizyczny A 84, 042112 (2011). arXiv:0808.0651.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.042112
arXiv: 0808.0651

[49] Rodrigo Gallego i Leandro Aolita. „Okablowanie wolne od lokalizacji i możliwość rozróżnienia skrzynek Bell”. Przegląd fizyczny A 95, 032118 (2017). arXiv:1611.06932.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.032118
arXiv: 1611.06932

Cytowany przez

[1] Karol Horodecki, Marek Winczewski i Siddhartha Das, „Podstawowe ograniczenia dotyczące umowy klucza konferencji kwantowej niezależnej od urządzenia”, Przegląd fizyczny A 105 2, 022604 (2022).

Powyższe cytaty pochodzą z Reklamy SAO / NASA (ostatnia aktualizacja pomyślnie 2023-01-21 00:01:07). Lista może być niekompletna, ponieważ nie wszyscy wydawcy podają odpowiednie i pełne dane cytowania.

On Serwis cytowany przez Crossref nie znaleziono danych na temat cytowania prac (ostatnia próba 2023-01-21 00:01:04).

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy