Многостороннее внутреннее нелокальное и независимое от устройства соглашение о ключах конференции

Многостороннее внутреннее нелокальное и независимое от устройства соглашение о ключах конференции

Отметка времени: 19 января 2023 г., 6:41
Многостороннее внутреннее нелокальное и независимое от устройства соглашение о ключах конференции PlatoBlockchain Data Intelligence. Вертикальный поиск. Ай.

Эби Филип1,5, Энит Каур2,4, Питер Бирхорст3и Марк М. Уайльд1,6

1Институт теоретической физики Херна, факультет физики и астрономии и Центр вычислений и технологий, Университет штата Луизиана, Батон-Руж, Луизиана 70803, США
2Институт квантовых вычислений и факультет физики и астрономии, Университет Ватерлоо, Ватерлоо, Онтарио N2L 3G1, Канада
3Кафедра математики, Университет Нового Орлеана, Луизиана 70148, США
4Wyant College of Optical Sciences, Аризонский университет, Тусон, Аризона 85721, США
5Школа прикладной и инженерной физики, Корнельский университет, Итака, Нью-Йорк 14850, США
6Школа электротехники и вычислительной техники, Корнельский университет, Итака, Нью-Йорк 14850, США

Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.

Абстрактные

В этой работе мы вводим многостороннюю внутреннюю нелокальность как метод количественной оценки ресурсов в многостороннем сценарии соглашения о ключах конференции, независимого от устройства (DI). Мы доказываем, что многодольная внутренняя нелокальность аддитивна, выпукла и монотонна относительно класса свободных операций, называемых локальными операциями и общей случайностью. В качестве одного из наших технических вкладов мы устанавливаем цепное правило для двух вариантов многочастной взаимной информации, которое затем используем, чтобы доказать, что многочастная внутренняя нелокальность является аддитивной. Это цепное правило может представлять самостоятельный интерес в других контекстах. Все эти свойства многосторонней внутренней нелокальности помогают установить основной результат нашей статьи: многосторонняя внутренняя нелокальность является верхней границей скорости секретного ключа в общем многостороннем сценарии соглашения о ключах конференции DI. Мы обсудим различные примеры протоколов ключей конференции DI и сравним наши верхние границы для этих протоколов с известными нижними границами. Наконец, мы вычисляем верхние границы для недавних экспериментальных реализаций распределения квантовых ключей DI.

► Данные BibTeX

► Рекомендации

[1] Чарльз Х. Беннет и Жиль Брассар. «Квантовая криптография: распространение открытых ключей и подбрасывание монет». В материалах Международной конференции IEEE по компьютерным системам и обработке сигналов, Бангалор, Индия. Страница 175–179. (1984). архив: 2003.06557.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
Arxiv: 2003.06557

[2] Артур К. Экерт. «Квантовая криптография на основе теоремы Белла». Письма о физическом обзоре 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] Доминик Майерс. «Безусловная безопасность в квантовой криптографии». Журнал ACM 48, 351–406 (2001). arXiv: квант-тел/​9802025.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 382780.382781
Arxiv: колич-фот / 9802025

[4] Марко Томамичел и Ренато Реннер. «Соотношение неопределенностей для гладких энтропий». Письма о физическом обзоре 106, 110506 (2011). архив: 1009.2015.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.106.110506
Arxiv: 1009.2015

[5] Сирил Бранчард, Эрик Дж. Кавальканти, Стивен П. Уолборн, Валерио Скарани и Ховард М. Уайзман. «Одностороннее независимое от устройства квантовое распределение ключей: безопасность, осуществимость и связь с управлением». Физический обзор A 85, 010301 (2012). архив: 1109.1435.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301
Arxiv: 1109.1435

[6] Доминик Майерс и Эндрю. Яо. «Квантовая криптография с несовершенным аппаратом». В материалах 39-го ежегодного симпозиума по основам компьютерных наук (кат. № 98CB36280). Страницы 503–509. (1998). arXiv: квант-тел/​9809039.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1998.743501
Arxiv: колич-фот / 9809039

[7] Антонио Асин, Николя Бруннер, Николя Гизин, Серж Массар, Стефано Пиронио и Валерио Скарани. «Независимая от устройства безопасность квантовой криптографии от коллективных атак». Письма о физическом обзоре 98, 230501 (2007). arXiv:quant-ph/​0702152.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
Arxiv: колич-фот / 0702152

[8] Ротем Арнон-Фридман, Фредерик Дюпюи, Омар Фавзи, Ренато Реннер и Томас Видик. «Практическая аппаратно-независимая квантовая криптография посредством накопления энтропии». Связи с природой 9, 1–11 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-017-02307-4

[9] Умеш Вазирани и Томас Видик. «Полностью аппаратно-независимое квантовое распределение ключей». Письма о физическом обзоре 113, 140501 (2014). архив: 1210.1810.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
Arxiv: 1210.1810

[10] Масахиро Такеока, Сайкат Гуха и Марк М. Уайлд. «Фундаментальный компромисс между скоростью и потерями для распределения оптических квантовых ключей». Сообщения о природе 5, 1–7 (2014). архив: 1504.06390.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms6235
Arxiv: 1504.06390

[11] Энит Каур, Марк М. Уайлд и Андреас Винтер. «Фундаментальные ограничения на ключевые скорости в аппаратно-независимом распределении квантовых ключей». Новый журнал физики 22, 023039 (2020). архив: 1810.05627.
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / ab6eaa
Arxiv: 1810.05627

[12] Марек Винчевски, Тамогна Дас и Кароль Городецкий. «Ограничения на независимый от устройства ключ, защищающий от неподающих сигналов злоумышленников с помощью раздавленной нелокальности» (2019). архив: 1903.12154.
Arxiv: 1903.12154

[13] Ули М. Маурер и Стефан Вольф. «Безусловно защищенное ключевое соглашение и внутренняя условная информация». IEEE Transactions on Information Theory 45, 499–514 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.748999

[14] Матиас Кристандл и Андреас Винтер. ««Сжатая запутанность»: аддитивная мера запутанности». Журнал математической физики 45, 829–840 (2004). arXiv:quant-ph/​0308088.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1643788
Arxiv: колич-фот / 0308088

[15] Энит Каур, Сяотин Ван и Марк М. Уайлд. «Условная взаимная информация и квантовое управление». Физический обзор A 96, 022332 (2017). архив: 1612.03875.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.022332
Arxiv: 1612.03875

[16] Жереми Рибейро, Глаусия Мурта и Стефани Венер. «Полностью независимое от устройства соглашение о ключе конференции». Физический обзор A 97, 022307 (2018). архив: 1708.00798.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.022307
Arxiv: 1708.00798

[17] Глаусия Мурта, Федерико Грасселли, Герман Камперманн и Дагмар Брус. «Ключевое соглашение квантовой конференции: обзор». Передовые квантовые технологии 3, 2000025 (2020). архив: 2003.10186.
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000025
Arxiv: 2003.10186

[18] Майкл Эппинг, Герман Камперманн и Дагмар Брюс. «Крупномасштабные квантовые сети на основе графов». Новый журнал физики 18, 053036 (2016). архив: 1504.06599.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​5/​053036
Arxiv: 1504.06599

[19] Сатоси Ватанабэ. «Информационно-теоретический анализ многомерной корреляции». Журнал исследований и разработок IBM 4, 66–82 (1960).
https: / / doi.org/ 10.1147 / rd.41.0066

[20] Донг Ян, Кароль Городецкий, Михал Городецкий, Павел Городецкий, Джонатан Оппенгейм и Вэй Сонг. «Сжатая запутанность для многодольных состояний и меры запутанности, основанные на смешанной выпуклой крыше». IEEE Transactions on Information Theory 55, 3375–3387 (2009). архив: 0704.2236.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2021373
Arxiv: 0704.2236

[21] Дэвид Эвис, Патрик Хейден и Иван Савов. «Распределенное сжатие и многосторонняя раздавленная запутанность». Журнал физики A: Mathematical and Theoretical 41, 115301 (2008). архив: 0707.2792.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​41/​11/​115301
Arxiv: 0707.2792

[22] Кошик П. Сешадрисан, Масахиро Такеока и Марк М. Уайлд. «Границы перегонки запутанности и соглашение о секретном ключе для каналов квантового вещания». IEEE Transactions on Information Theory 62, 2849–2866 (2016). архив: 1503.08139.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2016.2544803
Arxiv: 1503.08139

[23] Ротем Арнон-Фридман и Феликс Ледицкий. «Верхние границы аппаратно-независимых скоростей распределения квантовых ключей и пересмотренная гипотеза Переса». IEEE Transactions on Information Theory 67, 6606–6618 (2021). архив: 2005.12325.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2021.3086505
Arxiv: 2005.12325

[24] Вэй Чжан, Тим ван Леент, Кай Редекер, Роберт Гартофф, Рене Швоннек, Флориан Фертиг, Себастьян Эппельт, Венджамин Розенфельд, Валерио Скарани, Чарльз К.-В. Лим и Харальд Вайнфуртер. «Независимая от устройства система распределения квантовых ключей для удаленных пользователей». Природа 607, 687–691 (2022). квант-тел: 2110.00575.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04891-й
Arxiv: 2110.00575

[25] Рене Швоннек, Кун Тонг Гох, Игнатиус В. Примаатмая, Эрнест И.З. Тан, Рамона Вольф, Валерио Скарани и Чарльз Ч.У. Лим. «Аппаратно-независимое квантовое распределение ключей на основе случайного ключа». Сообщения о природе 12, 1–8 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-021-23147-3

[26] Вэнь-Чжао Лю, Ю-Чжэ Чжан, И-Чжэн Чжэнь, Мин-Хань Ли, Ян Лю, Цзинюнь Фан, Фейху Сюй, Цян Чжан и Цзянь-Вэй Пань. «На пути к фотонной демонстрации аппаратно-независимого распределения квантовых ключей». Письма о физическом обзоре 129, 050502 (2022). архив: 2110.01480.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.129.050502
Arxiv: 2110.01480

[27] Дэвид Бекман, Дэниел Готтесман, Майкл А. Нильсен и Джон Прескилл. «Причинные и локализуемые квантовые операции». Physical Review A 64, 052309 (2001). arXiv:quant-ph/​0102043.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.64.052309
Arxiv: колич-фот / 0102043

[28] Николя Бруннер, Даниэль Кавальканти, Стефано Пиронио, Валерио Скарани и Стефани Венер. «Колокольная нелокальность». Обзоры современной физики 86, 419 (2014). архив: 1303.2849.
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
Arxiv: 1303.2849

[29] Ке Ли и Андреас Винтер. «Сжатая запутанность, $mathbf{k}$-расширяемость, квантовые цепи Маркова и карты восстановления». Основы физики 48, 910–924 (2018). архив: 1410.4184.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-018-0143-6
Arxiv: 1410.4184

[30] Максим Евгеньевич Широков. «Равномерные оценки непрерывности характеристик многочастичных квантовых систем». Журнал математической физики 62, 092206 (2021). архив: 2007.00417.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0055155
Arxiv: 2007.00417

[31] Тэ Сун Хан. «Линейная структура зависимости энтропийного пространства». Информация и контроль 29, 337–368 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(75)80004-0

[32] Тэ Сун Хан. «Неотрицательные энтропийные меры многомерных симметричных корреляций». Информация и контроль 36, 133–156 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(78)90275-9

[33] Донг Ян, Михал Городецкий и З.Д. Ван. «Аддитивная и операционная мера запутывания: условная запутанность взаимной информации». Письма о физическом обзоре 101, 140501 (2008 г.). архив: 0804.3683.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.101.140501
Arxiv: 0804.3683

[34] Стефано Пиронио, Антонио Асин, Николя Бруннер, Николя Гизин, Серж Массар и Валерио Скарани. «Аппаратно-независимое распределение квантовых ключей защищает от коллективных атак». Новый журнал физики 11, 045021 (2009). архив: 0903.4460.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​11/​4/​045021
Arxiv: 0903.4460

[35] Тимо Хольц, Герман Камперманн и Дагмар Брюс. «Подлинное многостороннее неравенство Белла для независимого от устройств соглашения о ключах конференции». Physical Review Research 2, 023251 (2020). архив: 1910.11360.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.023251
Arxiv: 1910.11360

[36] Лян Хуан, Сюэ-Мэй Гу, Ян-Фань Цзян, Дянь Ву, Бин Бай, Мин-Ченг Чен, Ци-Чао Сунь, Цзюнь Чжан, Сиксия Юй, Цян Чжан и др. «Экспериментальная демонстрация подлинной трехсторонней нелокальности в строгих условиях локальности». Письма о физическом обзоре 129, 060401 (2022). архив: 2203.00889.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.129.060401
Arxiv: 2203.00889

[37] Надлингер Д.П., Дрмота П., Николь Б.С., Аранеда Г., Мейн Д., Шринивас Р., Лукас Д.М., Балланс К.Дж., Иванов К., Э.Я.-З. Тан, П. Секатски, Р.Л. Урбанке, Р. Реннер, Н. Сангуард и Ж.-Д. банк. «Экспериментальное квантовое распределение ключей, подтвержденное теоремой Белла». Природа 607, 682–686 (2022). архив: 2109.14600.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-022-04941-5
Arxiv: 2109.14600

[38] Джуниор Р. Гонсалес-Урета, Ана Предоевич и Адан Кабельо. «Независимое от устройств квантовое распределение ключей на основе неравенств Белла с более чем двумя входами и двумя выходами». Физический обзор A 103, 052436 (2021). архив: 2104.00413.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.103.052436
Arxiv: 2104.00413

[39] Жан-Даниэль Банкаль, Джонатан Барретт, Николя Гизин и Стефано Пиронио. «Определения многодольной нелокальности». Физический обзор A 88, 014102 (2013). архив: 1112.2626.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.88.014102
Arxiv: 1112.2626

[40] Энит Каур, Кароль Городецки и Сиддхартха Дас. «Верхние границы аппаратно-независимых скоростей распределения квантовых ключей в статических и динамических сценариях». Physical Review Applied 18, 054033 (2021). квант-тел: 2107.06411.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevapplied.18.054033
Arxiv: 2107.06411

[41] Тони Метгер, Ифке Дулек, Андреа Коладанжело и Ротем Арнон-Фридман. «Независимое от устройства квантовое распределение ключей на основе вычислительных предположений». Новый журнал физики 23, 123021 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac304b

[42] Тони Метгер и Томас Видик. «Самотестирование одного квантового устройства при вычислительных предположениях». Квант 5, 544 (2021). архив: 2001.09161.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-16-544
Arxiv: 2001.09161

[43] Эби Филип, Энит Каур, Питер Бирхорст и Марк М. Уайлд. «Соглашение о внутреннем нелокальном и независимом от устройства ключе конференции» (2021 г.) arXiv: 2111.02596v1.
Arxiv: 2111.02596v1

[44] Кароль Городецкий, Марек Винчевски и Сиддхартха Дас. «Фундаментальные ограничения на соглашение о ключах квантовой конференции, независимое от устройства» (2021 г.) arXiv: 2111.02467v1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
Arxiv: 2111.02467v1

[45] Кароль Городецкий, Марек Винчевски и Сиддхартха Дас. «Фундаментальные ограничения на независимое от устройства соглашение о ключе квантовой конференции». Физический обзор A 105, 022604 (2022). архив: 2111.02467.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
Arxiv: 2111.02467

[46] Итамар Питовски. «Диапазон квантовой вероятности». Журнал математической физики 27, 1556–1565 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527066

[47] Мануэль Форстер, Северин Винклер и Стефан Вольф. «Дистилляция нелокальности». Письма о физическом обзоре 102, 120401 (2009 г.). архив: 0809.3173.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.120401
Arxiv: 0809.3173

[48] Мануэль Форстер и Стефан Вольф. «Двудольные единицы нелокальности». Физический обзор A 84, 042112 (2011). архив: 0808.0651.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.042112
Arxiv: 0808.0651

[49] Родриго Гальего и Леандро Аолита. «Нелокальные свободные проводки и различимость между колокольчиками». Физический обзор А 95, 032118 (2017). архив: 1611.06932.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.032118
Arxiv: 1611.06932

Цитируется

[1] Кароль Городецки, Марек Винчевски и Сиддхартха Дас, «Фундаментальные ограничения соглашения о ключах независимой от устройства квантовой конференции», Физический обзор A 105 2, 022604 (2022).

Приведенные цитаты из САО / НАСА ADS (последнее обновление успешно 2023-01-21 00:01:07). Список может быть неполным, поскольку не все издатели предоставляют подходящие и полные данные о цитировании.

On Цитируемый сервис Crossref Данные о цитировании работ не найдены (последняя попытка 2023-01-21 00:01:04).

Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.

Отметка времени:

Больше от Квантовый журнал