Estimativa de parâmetro QKD por hashing de dois universais

Estimativa de parâmetro QKD por hashing de dois universais

Carimbo de data / hora: 13 de janeiro de 2023 5h47
Estimativa de parâmetros QKD por hashing de dois universais PlatoBlockchain Data Intelligence. Pesquisa vertical. Ai.

Dimiter Ostrev

Instituto de Comunicações e Navegação, Centro Aeroespacial Alemão, Oberpfaffenhofen, 82234 Weßling, Alemanha

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Sumário

Este artigo propõe e prova a segurança de um protocolo QKD que usa hashing de dois universais em vez de amostragem aleatória para estimar o número de erros de inversão de bits e inversão de fase. Este protocolo supera dramaticamente os protocolos QKD anteriores para tamanhos de blocos pequenos. De forma mais geral, para o protocolo QKD de hashing de dois universais, a diferença entre a taxa de chave assintótica e finita diminui com o número $n$ de qubits como $cn^{-1}$, onde $c$ depende do parâmetro de segurança. Para comparação, a mesma diferença não diminui mais rápido que $c'n^{-1/3}$ para um protocolo otimizado que usa amostragem aleatória e tem a mesma taxa assintótica, onde $c'$ depende do parâmetro de segurança e do erro avaliar.

Resumo popular

Um protocolo de distribuição de chave quântica (QKD) permite que dois usuários estabeleçam uma chave secreta comunicando-se por meio de um canal clássico autenticado e um canal quântico completamente inseguro. Parâmetros importantes para um protocolo QKD são o número de qubits enviados pelo canal quântico, a resistência ao ruído no canal quântico, o tamanho da chave secreta de saída e o nível de segurança.

Os protocolos QKD existentes e as provas de segurança apresentam compensações entre os parâmetros: para um determinado número de qubits, melhorar a resistência ao ruído ou a segurança torna o tamanho da saída menor. Essas compensações são especialmente severas quando o número de qubits é pequeno, ou seja, cerca de 1000-10000. Um número tão pequeno de qubits surge na prática quando o canal quântico é particularmente difícil de implementar, por exemplo, quando um satélite está transmitindo pares de fótons emaranhados para duas estações terrestres.

O presente trabalho pergunta: existem protocolos QKD e provas de segurança que apresentam melhores compensações de parâmetros, especialmente no caso em que o número de qubits é pequeno? Apresenta um protocolo QKD e prova de segurança. Este protocolo usa hashing de dois universais em vez de amostragem aleatória para estimar o número de erros de inversão de bits e inversão de fase, levando a uma melhoria dramática nas compensações de parâmetros para pequenos números de qubits, mas também tornando o protocolo mais difícil de implementar.

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Citado por

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