Îmbunătățirea performanței distribuției cheilor cuantice cu două câmpuri cu ajutorul tehnologiei de distilare avantajoase

Îmbunătățirea performanței distribuției cheilor cuantice cu două câmpuri cu ajutorul tehnologiei de distilare avantajoase

Marca temporală: 6 decembrie 2023, ora 10:19
Îmbunătățirea performanței distribuției cheilor cuantice cu două câmpuri cu ajutorul tehnologiei de distilare avantajoase PlatoBlockchain Data Intelligence. Căutare verticală. Ai.

Hong-Wei Li1, Rui-Qiang Wang2, Chun-Mei Zhang3și Qing-Yu Cai4

1Henan Key Laboratory of Quantum Information and Criptography, SSF IEU, Zhengzhou 450000, China
2Laboratorul cheie CAS de informații cuantice, Universitatea de Știință și Tehnologie din China, Hefei, Anhui 230026, China
3Institutul de Informație și Tehnologie Cuantică, Universitatea de Poștă și Telecomunicații Nanjing, Nanjing 210003, China
4Școala de Inginerie Informațională și Comunicare, Universitatea Hainan, Haikou 570228, China

Găsiți această lucrare interesant sau doriți să discutați? Scite sau lasă un comentariu la SciRate.

Abstract

În această lucrare, aplicăm metoda de distilare a avantajului pentru a îmbunătăți performanța unui sistem practic de distribuție a cheilor cuantice cu două câmpuri sub atac colectiv. În comparație cu rezultatul analizei anterioare oferit de Maeda, Sasaki și Koashi [Nature Communication 10, 3140 (2019)], distanța maximă de transmisie obținută prin metoda noastră de analiză va fi mărită de la 420 km la 470 km. Prin creșterea erorii de dezaliniere independentă de pierdere la 12%, metoda anterioară de analiză nu poate depăși limita viteză-distanță. Cu toate acestea, metoda noastră de analiză poate încă depăși limita rată-distanță atunci când eroarea de dezaliniere este de 16%. Mai surprinzător, demonstrăm că distribuția cheii cuantice cu două câmpuri poate genera o cheie sigură pozitivă chiar dacă eroarea de dezaliniere este aproape de 50%, astfel metoda noastră de analiză poate îmbunătăți semnificativ performanța unui sistem practic de distribuție a cheilor cuantice cu două câmpuri.

► Date BibTeX

► Referințe

[1] Charles H. Bennett şi Gilles Brassard. „Criptografia cuantică: distribuția cheilor publice și aruncarea de monede”. Teoretică Informatică 560, 7–11 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025

[2] Hoi-Kwong Lo și Hoi Fung Chau. „Securitatea necondiționată a distribuției cheilor cuantice pe distanțe arbitrar lungi”. Science 283, 2050–2056 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.283.5410.2050

[3] Peter W Shor și John Preskill. „Dovada simplă de securitate a protocolului de distribuție a cheilor cuantice bb84”. Physical Review Letters 85, 441 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.441

[4] Renato Renner. „Securitatea distribuției cheilor cuantice”. International Journal of Quantum Information 6, 1–127 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0219749908003256

[5] Valerio Scarani, Helle Bechmann-Pasquinucci, Nicolas J Cerf, Miloslav Dušek, Norbert Lütkenhaus și Momtchil Peev. „Securitatea distribuției practice a cheilor cuantice”. Reviews of Modern Physics 81, 1301 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1301

[6] Hong-Wei Li, Shuang Wang, Jing-Zheng Huang, Wei Chen, Zhen-Qiang Yin, Fang-Yi Li, Zheng Zhou, Dong Liu, Yang Zhang, Guang-Can Guo și colab. „Atacarea unui sistem practic de distribuție a cheilor cuantice cu divizor de fascicul dependent de lungimea de undă și surse cu mai multe lungimi de undă”. Physical Review A 84, 062308 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.062308

[7] Lars Lydersen, Carlos Wiechers, Christoffer Wittmann, Dominique Elser, Johannes Skaar și Vadim Makarov. „Piratarea sistemelor comerciale de criptografie cuantică prin iluminare puternică personalizată”. Nature Photonics 4, 686–689 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphoton.2010.214

[8] Hong-Wei Li, Zheng-Mao Xu și Qing-Yu Cai. „O mică aleatorie imperfectă limitează securitatea distribuției cheilor cuantice”. Physical Review A 98, 062325 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062325

[9] Samuel L Braunstein și Stefano Pirandola. „Distribuție de chei cuantice fără canale laterale”. Physical Review Letters 108, 130502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130502

[10] Hoi-Kwong Lo, Marcos Curty și Bing Qi. „Distribuție de cheie cuantică independentă de dispozitivul de măsurare”. Physical Review Letters 108, 130503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130503

[11] Leong-Chuan Kwek, Lin Cao, Wei Luo, Yunxiang Wang, Shihai Sun, Xiangbin Wang și Ai Qun Liu. „Distribuția cheii cuantice bazată pe cip”. Buletinul AAPPS 31 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s43673-021-00017-0

[12] Stefano Pirandola, Riccardo Laurenza, Carlo Ottaviani și Leonardo Banchi. „Limitele fundamentale ale comunicațiilor cuantice fără repetitor”. Nature Communications 8, 15043 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms15043

[13] Marco Lucamarini, Zhiliang L Yuan, James F Dynes și Andrew J Shields. „Depășirea limitei ratei-distanță a distribuției cheilor cuantice fără repetitoare cuantice”. Nature 557, 400–403 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0066-6

[14] Xiongfeng Ma, Pei Zeng și Hongyi Zhou. „Distribuția cheii cuantice cu potrivire de fază”. Physical Review X 8, 031043 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.031043

[15] Xiang-Bin Wang, Zong-Wen Yu și Xiao-Long Hu. „Distribuție cheie cuantică cu două câmpuri cu o eroare mare de dezaliniere”. Physical Review A 98, 062323 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.062323

[16] Chaohan Cui, Zhen-Qiang Yin, Rong Wang, Wei Chen, Shuang Wang, Guang-Can Guo și Zheng-Fu Han. „Distribuția cheii cuantice în două câmpuri fără postselectare de fază”. Physical Review Applied 11, 034053 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.11.034053

[17] Marcos Curty, Koji Azuma și Hoi-Kwong Lo. „Dovada simplă de securitate a protocolului de distribuție a cheilor cuantice de tip dublu câmp”. npj Quantum Information 5, 64 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0175-6

[18] Jie Lin și Norbert Lütkenhaus. „Analiza simplă de securitate a distribuției cheilor cuantice independente de dispozitivul de măsurare cu potrivire de fază”. Physical Review A 98, 042332 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.042332

[19] Kento Maeda, Toshihiko Sasaki și Masato Koashi. „Distribuție fără repetare a cheilor cuantice cu analiză eficientă a cheilor finite, care depășește limita viteză-distanță”. Nature Communications 10, 3140 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-019-11008-z

[20] Guillermo Currás-Lorenzo, Álvaro Navarrete, Koji Azuma, Go Kato, Marcos Curty și Mohsen Razavi. „Securitate strânsă cu chei finite pentru distribuția cheilor cuantice în câmp dublu”. npj Quantum Information 7, 22 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-020-00345-3

[21] Guillermo Currás-Lorenzo, Lewis Wooltorton și Mohsen Razavi. „Distribuție cheie cuantică cu două câmpuri cu randomizare de fază complet discretă”. Physical Review Applied 15, 014016 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.15.014016

[22] M Minder, M Pittaluga, GL Roberts, M Lucamarini, JF Dynes, ZL Yuan și AJ Shields. „Distribuția experimentală a cheilor cuantice dincolo de capacitatea cheii secrete fără repetitor”. Nature Photonics 13, 334–338 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-019-0377-7

[23] Xiaoqing Zhong, Jianyong Hu, Marcos Curty, Li Qian și Hoi-Kwong Lo. „Demonstrația experimentală de dovezi a principiului a distribuției cheilor cuantice de tip dublu câmp”. Physical Review Letters 123, 100506 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100506

[24] Yang Liu, Zong-Wen Yu, Weijun Zhang, Jian-Yu Guan, Jiu-Peng Chen, Chi Zhang, Xiao-Long Hu, Hao Li, Cong Jiang, Jin Lin și colab. „Distribuire experimentală a cheilor cuantice în câmp dublu prin trimitere sau netrimitere”. Physical Review Letters 123, 100505 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.100505

[25] Shuang Wang, De-Yong He, Zhen-Qiang Yin, Feng-Yu Lu, Chao-Han Cui, Wei Chen, Zheng Zhou, Guang-Can Guo și Zheng-Fu Han. „Depășirea limitei de rată-distanță fundamentală într-un sistem de distribuție a cheilor cuantice cu dovezi de principiu”. Physical Review X 9, 021046 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.021046

[26] Hui Liu, Cong Jiang, Hao-Tao Zhu, Mi Zou, Zong-Wen Yu, Xiao-Long Hu, Hai Xu, Shizhao Ma, Zhiyong Han, Jiu-Peng Chen, Yunqi Dai, Shi-Biao Tang, Weijun Zhang, Hao Li, Lixing You, Zhen Wang, Yong Hua, Hongkun Hu, Hongbo Zhang, Fei Zhou, Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang, Teng-Yun Chen și Jian-Wei Pan. „Test de teren al distribuției cheilor cuantice cu câmpuri duble prin trimiterea sau netrimiterea pe 428 km”. Physical Review Letters 126, 250502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.250502

[27] Jiu-Peng Chen, Chi Zhang, Yang Liu, Cong Jiang, Wei-Jun Zhang, Zhi-Yong Han, Shi-Zhao Ma, Xiao-Long Hu, Yu-Huai Li, Hui Liu, Fei Zhou, Hai-Feng Jiang, Teng-Yun Chen, Hao Li, Li-Xing You, Zhen Wang, Xiang-Bin Wang, Qiang Zhang și Jian-Wei Pan. „Distribuția cheii cuantice în două câmpuri pe o fibră optică de 511 km care leagă două zone metropolitane îndepărtate”. Nature Photonics 15, 570–575 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-021-00828-5

[28] Shuang Wang, Zhen-Qiang Yin, De-Yong He, Wei Chen, Rui-Qiang Wang, Peng Ye, Yao Zhou, Guan-Jie Fan-Yuan, Fang-Xiang Wang, Yong-Gang Zhu, Pavel V Morozov, Alexander V Divochiy, Zheng Zhou, Guang-Can Guo și Zheng-Fu Han. „Distribuția cheii cuantice în două câmpuri pe o fibră de 830 km”. Nature Photonics 16, 154–161 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41566-021-00928-2

[29] Hua-Lei Yin și Zeng-Bing Chen. „Distribuție coerentă a cheilor cuantice cu câmpuri duble, bazată pe stări”. Rapoarte științifice 9, 14918 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-019-50429-0

[30] Mario Mastriani și Sundaraja Sitharama Iyengar. „Repetoare cuantice prin satelit pentru un internet cuantic”. Quantum Engineering 2, e55 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1002/​que2.55

[31] Xiao-Min Hu, Cen-Xiao Huang, Yu-Bo Sheng, Lan Zhou, Bi-Heng Liu, Yu Guo, Chao Zhang, Wen-Bo Xing, Yun-Feng Huang, Chuan-Feng Li și Guang-Can Guo. „Purificarea încrucișării la distanță lungă pentru comunicarea cuantică”. Physical Review Letters 126, 010503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.010503

[32] Gui-Lu Long, Dong Pan, Yu-Bo Sheng, Qikun Xue, Jianhua Lu și Lajos Hanzo. „O cale evolutivă pentru internetul cuantic bazându-se pe repetoare clasice sigure”. Rețeaua IEEE 36, 82–88 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1109/​MNET.108.2100375

[33] Ueli M Maurer. „Acordul cheie secret prin discuție publică din informații comune”. IEEE Transactions on Information Theory 39, 733–742 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.256484

[34] Barbara Kraus, Cyril Branciard și Renato Renner. „Securitatea protocoalelor de distribuție a cheilor cuantice folosind comunicarea clasică bidirecțională sau impulsuri slabe coerente”. Physical Review A 75, 012316 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012316

[35] Joonwoo Bae și Antonio Acín. „Distilarea cheii din canalele cuantice folosind protocoale de comunicare bidirecțională”. Physical Review A 75, 012334 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012334

[36] Gláucia Murta, Filip Rozpędek, Jérémy Ribeiro, David Elkouss și Stephanie Wehner. „Rate cheie pentru protocoalele de distribuție a cheilor cuantice cu zgomot asimetric”. Physical Review A 101, 062321 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.062321

[37] Ernest Y.-Z. Tan, Charles C.-W. Lim și Renato Renner. „Distilarea avantajoasă pentru distribuția cheilor cuantice independentă de dispozitiv”. Physical Review Letters 124, 020502 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.020502

[38] Dagmar Bruß. „Interceptarea optimă în criptografia cuantică cu șase stări”. Physical Review Letters 81, 3018 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.3018

[39] Won-Tânărul Hwang. „Distribuirea cheilor cuantice cu pierderi mari: către o comunicare globală sigură”. Physical Review Letters 91, 057901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.057901

[40] Xiang-Bin Wang. „Învingerea atacului de divizare a numărului de fotoni în criptografia cuantică practică”. Physical Review Letters 94, 230503 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230503

[41] Hoi-Kwong Lo, Xiongfeng Ma și Kai Chen. „Distribuția cheii cuantice de stat momeală”. Physical Review Letters 94, 230504 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.94.230504

[42] Hong-Wei Li, Chun-Mei Zhang, Mu-Sheng Jiang și Qing-Yu Cai. „Îmbunătățirea performanței distribuției practice a cheilor cuantice în stare de momeală cu ajutorul tehnologiei de distilare”. Communications Physics 5, 53 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42005-022-00831-4

[43] Daniel Gottesman și Hoi-Kwong Lo. „Dovada securității distribuției cheilor cuantice cu comunicații clasice bidirecționale”. IEEE Transactions on Information Theory 49, 457–475 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2002.807289

[44] Rui-Qiang Wang, Chun-Mei Zhang, Zhen-Qiang Yin, Hong-Wei Li, Shuang Wang, Wei Chen, Guang-Can Guo și Zheng-Fu Han. „Distribuție de cheie cuantică cu potrivire de fază cu distilare avantajoasă”. New Journal of Physics 24, 073049 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ac8115

[45] Zong-Wen Yu, Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Hai Xu și Xiang-Bin Wang. „Trimiterea sau nu trimiterea distribuției cheilor cuantice cu câmpuri duble în practică”. Rapoarte științifice 9, 3080 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41598-019-39225-y

[46] Hai Xu, Zong-Wen Yu, Cong Jiang, Xiao-Long Hu și Xiang-Bin Wang. „Trimiterea sau nu-trimiterea distribuției cheilor cuantice cu două câmpuri: întreruperea ratei cheii de transmisie directă”. Physical Review A 101, 042330 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.101.042330

[47] Xiao-Long Hu, Cong Jiang, Zong-Wen Yu și Xiang-Bin Wang. „Protocol cu ​​două câmpuri de trimitere sau netrimitere pentru distribuția cheilor cuantice cu parametrii sursă asimetrici”. Physical Review A 100, 062337 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.062337

[48] Marco Tomamichel. „Un cadru pentru teoria informației cuantice non-asimptotice”. Teză de doctorat. ETH Zürich. Zurich (2012).
https: / / doi.org/ 10.3929 / ethz-a-7356080

[49] Jaikumar Radhakrishnan și Amnon Ta-Shma. „Limite pentru dispersoare, extractoare și superconcentratoare de adâncime”. SIAM Journal on Discrete Mathematics 13, 2–24 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0895480197329508

[50] Wassily Hoeffding. „Inegalități de probabilitate pentru sumele variabilelor aleatoare mărginite”. Jurnalul Asociaţiei Americane de Statistică 58, 13–30 (1963).
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2282952

Citat de

[1] Li-Wen Hu, Chun-Mei Zhang și Hong-Wei Li, „Distribuție practică a cheilor cuantice independentă de dispozitiv de măsurare cu distilare avantajoasă”, Prelucrarea cuantică a informațiilor 22 1, 77 (2023).

[2] Xin Liu, Di Luo, Zhenrong Zhang și Kejin Wei, „Distribuția cheii cuantice cu împerechere de mod cu distilare avantajoasă”, Revista fizică A 107 6, 062613 (2023).

[3] Rui-Qiang Wang, Chun-Mei Zhang, Zhen-Qiang Yin, Hong-Wei Li, Shuang Wang, Wei Chen, Guang-Can Guo și Zheng-Fu Han, „Distribuția cheii cuantice cu potrivire în fază cu distilare avantajoasă ”, New Journal of Physics 24 7, 073049 (2022).

[4] Xiao-Lei Jiang, Yang Wang, Jia-Ji Li, Yi-Fei Lu, Chen-Peng Hao, Chun Zhou și Wan-Su Bao, „Îmbunătățirea performanței distribuției cheilor cuantice independente de cadru de referință cu avantaj tehnologie de distilare”, Optic Express 31 6, 9196 (2023).

[5] Jian-Rong Zhu, Chun-Mei Zhang, Rong Wang și Hong-Wei Li, „Distribuție cheie cuantică independentă de cadru de referință cu distilare avantajoasă”, Optics Letters 48 3, 542 (2023).

[6] Kailu Zhang, Jingyang Liu, Huajian Ding, Xingyu Zhou, Chunhui Zhang și Qin Wang, „Distribuție asimetrică a cheilor cuantice independente de dispozitiv de măsurare prin distilare avantajoasă”, Entropie 25 8, 1174 (2023).

Citatele de mai sus sunt din ADS SAO / NASA (ultima actualizare cu succes 2023-12-07 03:31:43). Lista poate fi incompletă, deoarece nu toți editorii furnizează date de citare adecvate și complete.

On Serviciul citat de Crossref nu s-au găsit date despre citarea lucrărilor (ultima încercare 2023-12-07 03:31:39).

Acest Lucru este publicat în Quantum sub Creative Commons Atribuire 4.0 internațională (CC BY 4.0) licență. Drepturile de autor rămân la deținătorii de drepturi de autor originale, precum autorii sau instituțiile lor.

Timestamp-ul:

Mai mult de la Jurnalul cuantic