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Sumário
A incompatibilidade de detecção-eficiência é um problema comum em sistemas práticos de distribuição de chaves quânticas (QKD). As provas de segurança atuais de QKD com incompatibilidade de detecção e eficiência dependem da suposição da fonte de luz de fóton único no lado do emissor ou na suposição da entrada de fóton único do lado do receptor. Essas suposições impõem restrições à classe de possíveis estratégias de espionagem. Aqui apresentamos uma prova de segurança rigorosa sem essas premissas e, assim, resolvemos esse importante problema e comprovamos a segurança do QKD com incompatibilidade de detecção-eficiência contra ataques gerais (no regime assintótico). Em particular, adaptamos o método do estado chamariz para o caso de incompatibilidade detecção-eficiência.
Imagem em destaque: Diminuição da taxa de chave secreta no caso de incompatibilidade de eficiência de detecção em relação ao caso sem incompatibilidade: A proporção da taxa de chave secreta no caso de incompatibilidade com as eficiências do detector 1 e $eta$ para a taxa de chave secreta em o caso sem incompatibilidade com ambas as eficiências iguais a $(1+eta)/2$. Linha contínua: sem erros $Q=0$, linha tracejada: taxa de erro relativamente alta $Q=0.09$ (próximo do valor crítico para o caso de detecção perfeita $Qapprox0.11$). Se a incompatibilidade for pequena, a diminuição da taxa de chave secreta será relativamente pequena, mesmo para altas taxas de erro.
Resumo popular
No entanto, as provas de segurança que levam em conta certas imperfeições dos dispositivos de hardware ainda são um desafio. Uma dessas imperfeições é a chamada incompatibilidade de detecção-eficiência, onde dois detectores de fóton único têm diferentes eficiências quânticas, ou seja, diferentes probabilidades de detecção de fótons. Tal problema deve ser levado em consideração porque é praticamente impossível fazer dois detectores absolutamente idênticos.
Matematicamente, a prova de segurança para QKD com incompatibilidade de detecção-eficiência para o caso geral é desafiadora porque o espaço de Hilbert com o qual lidamos é de dimensão infinita (uma redução para um espaço de dimensão finita que é possível para o caso de detectores idênticos não funciona aqui ). Portanto, eram necessárias abordagens fundamentalmente novas para provar a segurança. O principal novo método proposto neste trabalho é um limite analítico do número de eventos de detecção de multifótons usando as relações de incerteza entrópica. Isso nos permite reduzir o problema a um problema de dimensão finita. Para a solução analítica do problema de dimensão finita (que ainda não é trivial), propomos o uso de simetrias do problema.
Assim, neste artigo, provamos a segurança do protocolo BB84 com incompatibilidade de detecção-eficiência e derivamos analiticamente limites para a taxa de chave secreta neste caso. Também adaptamos o método do estado chamariz para o caso de incompatibilidade detecção-eficiência.
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As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2022-07-22 09:35:20). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.
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