Večstranska intrinzična nelokalna in od naprave neodvisna pogodba o konferenčnem ključu

Večstranska intrinzična nelokalna in od naprave neodvisna pogodba o konferenčnem ključu

Časovni žig: 19. januar 2023 6
Multipartite Intrinsic Non-Locality and Device-Independent Conference Key Agreement PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Aby Filip1,5, Eneet Kaur2,4, Peter Bierhorst3in Mark M. Wilde1,6

1Hearne Institute for Theoretical Physics, Department of Physics and Astronomy, and Center for Computation and Technology, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana 70803, ZDA
2Inštitut za kvantno računanje in Oddelek za fiziko in astronomijo, Univerza v Waterlooju, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Kanada
3Oddelek za matematiko, Univerza v New Orleansu, Louisiana 70148, ZDA
4Wyant College of Optical Sciences, Univerza v Arizoni, Tucson, Arizona 85721, ZDA
5Šola za uporabno in inženirsko fiziko, Univerza Cornell, Ithaca, New York 14850, ZDA
6Šola za elektrotehniko in računalniški inženiring, Univerza Cornell, Ithaca, New York 14850, ZDA

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

V tem delu uvajamo večstransko intrinzično nelokalnost kot metodo za kvantifikacijo virov v večstranskem scenariju dogovora o konferenčnem ključu, neodvisnem od naprave (DI). Dokazujemo, da je večdelna intrinzična nelokalnost aditivna, konveksna in monotona v razredu prostih operacij, imenovanih lokalne operacije in običajna naključnost. Kot enega od naših tehničnih prispevkov vzpostavimo verižno pravilo za dve različici večstranskih medsebojnih informacij, ki ju nato uporabimo za dokazovanje, da je večstranska intrinzična nelokalnost aditivna. To verižno pravilo je lahko neodvisno zanimivo v drugih kontekstih. Vse te lastnosti večstranske intrinzične nelokalnosti so v pomoč pri določanju glavnega rezultata našega prispevka: večstranska intrinzična nelokalnost je zgornja meja stopnje skrivnega ključa v splošnem večstranskem scenariju dogovora o konferenčnem ključu DI. Razpravljamo o različnih primerih protokolov konferenčnih ključev DI in primerjamo naše zgornje meje za te protokole z znanimi spodnjimi mejami. Končno izračunamo zgornje meje nedavnih eksperimentalnih realizacij porazdelitve kvantnega ključa DI.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] Charles H. Bennett in Gilles Brassard. "Kvantna kriptografija: distribucija javnih ključev in met kovancev". V zborniku mednarodnih konferenc IEEE o računalniških sistemih in obdelavi signalov, Bangalore, Indija. Stran 175–179. (1984). arXiv:2003.06557.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
arXiv: 2003.06557

[2] Artur K. Ekert. “Kvantna kriptografija na podlagi Bellovega izreka”. Physical Review Letters 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] Dominic Mayers. “Brezpogojna varnost v kvantni kriptografiji”. Journal of the ACM 48, 351–406 (2001). arXiv:quant-ph/9802025.
https: / / doi.org/ 10.1145 / 382780.382781
arXiv: kvant-ph / 9802025

[4] Marco Tomamichel in Renato Renner. “Odnos negotovosti za gladke entropije”. Physical Review Letters 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 in Howard M. Wiseman. "Enostranska od naprave neodvisna distribucija kvantnega ključa: varnost, izvedljivost in povezava s krmiljenjem". Physical Review A 85, 010301 (2012). arXiv:1109.1435.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301
arXiv: 1109.1435

[6] Dominic Mayers in Andrew. Yao. "Kvantna kriptografija z nepopolnim aparatom". V zborniku 39. letnega simpozija o temeljih računalništva (kat. št. 98CB36280). Strani 503–509. (1998). arXiv:quant-ph/​9809039.
https: / / doi.org/ 10.1109 / SFCS.1998.743501
arXiv: kvant-ph / 9809039

[7] Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio in Valerio Scarani. "Od naprave neodvisna varnost kvantne kriptografije pred kolektivnimi napadi". Physical Review Letters 98, 230501 (2007). arXiv:quant-ph/​0702152.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
arXiv: kvant-ph / 0702152

[8] Rotem Arnon-Friedman, Frédéric Dupuis, Omar Fawzi, Renato Renner in Thomas Vidick. “Praktična od naprave neodvisna kvantna kriptografija s kopičenjem entropije”. Nature Communications 9, 1–11 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-017-02307-4

[9] Umesh Vazirani in Thomas Vidick. "Popolnoma od naprave neodvisna distribucija kvantnih ključev". Physical Review Letters 113, 140501 (2014). arXiv:1210.1810.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.140501
arXiv: 1210.1810

[10] Masahiro Takeoka, Saikat Guha in Mark M. Wilde. "Temeljni kompromis med hitrostjo in izgubo za optično kvantno porazdelitev ključev". Nature Communications 5, 1–7 (2014). arXiv:1504.06390.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms6235
arXiv: 1504.06390

[11] Eneet Kaur, Mark M. Wilde in Andreas Winter. "Temeljne omejitve ključnih stopenj pri kvantni distribuciji ključev, neodvisni od naprave". 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 in Karol Horodecki. »Omejitve ključa, neodvisnega od naprave, ščitijo pred nesignalizirajočim nasprotnikom prek stisnjene nelokalnosti« (2019). arXiv:1903.12154.
arXiv: 1903.12154

[13] Ueli M. Maurer in Stephan Wolf. »Brezpogojno varen dogovor o ključu in intrinzične pogojne informacije«. IEEE Transactions on Information Theory 45, 499–514 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.748999

[14] Matthias Christandl in Andreas Winter. ""Zmečkana prepletenost": aditivna mera prepletenosti". Journal of Mathematical Physics 45, 829–840 (2004). arXiv:quant-ph/​0308088.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1643788
arXiv: kvant-ph / 0308088

[15] Eneet Kaur, Xiaoting Wang in Mark M. Wilde. "Pogojne medsebojne informacije in kvantno krmiljenje". Physical Review A 96, 022332 (2017). arXiv:1612.03875.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.022332
arXiv: 1612.03875

[16] Jérémy Ribeiro, Gláucia Murta in Stephanie Wehner. »Popolnoma od naprave neodvisen dogovor o konferenčnem ključu«. Physical Review 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 in Dagmar Bruß. "Ključni sporazum kvantne konference: pregled". Napredne kvantne tehnologije 3, 2000025 (2020). arXiv:2003.10186.
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000025
arXiv: 2003.10186

[18] Michael Epping, Hermann Kampermann in Dagmar Bruß. “Kvantna omrežja velikega obsega, ki temeljijo na grafih”. 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. “Informacijska teoretična analiza multivariatne korelacije”. IBM Journal of Research and Development 4, 66–82 (1960).
https: / / doi.org/ 10.1147 / rd.41.0066

[20] Dong Yang, Karol Horodecki, Michal Horodecki, Pawel Horodecki, Jonathan Oppenheim in Wei Song. "Zmečkana prepletenost za večdelna stanja in mere prepletenosti, ki temeljijo na mešani konveksni strehi". IEEE Transactions on Information Theory 55, 3375–3387 (2009). arXiv:0704.2236.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2021373
arXiv: 0704.2236

[21] David Avis, Patrick Hayden in Ivan Savov. "Porazdeljeno stiskanje in večstransko zmečkano prepletanje". 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 in Mark M. Wilde. "Meje destilacije prepletenosti in dogovor o tajnem ključu za kvantne oddajne kanale". IEEE Transactions on Information Theory 62, 2849–2866 (2016). arXiv:1503.08139.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2016.2544803
arXiv: 1503.08139

[23] Rotem Arnon-Friedman in Felix Leditzky. "Zgornje meje od naprave neodvisnih stopenj porazdelitve kvantnih ključev in revidirana Peresova domneva". IEEE Transactions on Information Theory 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. Lim in Harald Weinfurter. »Od naprave neodvisen sistem distribucije kvantnih ključev za oddaljene uporabnike«. Narava 607, 687–691 (2022). količinsko 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 in Charles CW Lim. "Od naprave neodvisna kvantna porazdelitev ključev z naključno ključno osnovo". 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 in Jian-Wei Pan. "K fotonski predstavitvi od naprave neodvisne kvantne porazdelitve ključev". Physical Review Letters 129, 050502 (2022). arXiv:2110.01480.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.129.050502
arXiv: 2110.01480

[27] David Beckman, Daniel Gottesman, Michael A Nielsen in John Preskill. "Vzročne in lokalizirajoče kvantne operacije". Physical Review A 64, 052309 (2001). arXiv:quant-ph/​0102043.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.64.052309
arXiv: kvant-ph / 0102043

[28] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani in Stephanie Wehner. "Nelokalnost zvonca". Reviews of Modern Physics 86, 419 (2014). arXiv:1303.2849.
https: / / doi.org/ 10.1103 / revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

[29] Ke Li in Andreas Winter. “Zmečkana prepletenost, $mathbf{k}$-razširljivost, kvantne Markovljeve verige in zemljevidi obnovitve”. Temelji fizike 48, 910–924 (2018). arXiv:1410.4184.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-018-0143-6
arXiv: 1410.4184

[30] Maksim E. Širokov. "Enotne meje kontinuitete za značilnosti večdelnih kvantnih sistemov". Journal of Mathematical Physics 62, 092206 (2021). arXiv:2007.00417.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0055155
arXiv: 2007.00417

[31] Te Sun Han. “Linearna odvisnostna struktura entropijskega prostora”. Informacije in nadzor 29, 337–368 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(75)80004-0

[32] Te Sun Han. "Nenegativne entropijske mere multivariatnih simetričnih korelacij". Informacije in nadzor 36, 133–156 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(78)90275-9

[33] Dong Yang, Michał Horodecki in ZD Wang. "Dodatna in operativna mera prepletenosti: pogojna prepletenost medsebojnih informacij". Physical Review Letters 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 in Valerio Scarani. "Kvantna porazdelitev ključev, neodvisna od naprave, varna pred kolektivnimi napadi". 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 in Dagmar Bruß. "Prava večstranska Bellova neenakost za dogovor o konferenčnem ključu, neodvisen od naprave". Physical Review Research 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, et al. "Eksperimentalni prikaz pristne tripartitne nelokalnosti pod strogimi lokalnostnimi pogoji". Physical Review Letters 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 in J.-D. Bancal. “Eksperimentalna kvantna porazdelitev ključev, potrjena z Bellovim izrekom”. Narava 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 in Adán Cabello. "Od naprave neodvisna kvantna porazdelitev ključev na podlagi Bellovih neenakosti z več kot dvema vhodoma in dvema izhodoma". Physical Review 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 in Stefano Pironio. “Definicije večstranske nelokalnosti”. Physical Review A 88, 014102 (2013). arXiv:1112.2626.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.88.014102
arXiv: 1112.2626

[40] Eneet Kaur, Karol Horodecki in Siddhartha Das. "Zgornje meje od naprave neodvisnih kvantnih stopenj porazdelitve ključev v statičnih in dinamičnih scenarijih". Uporabljen fizični pregled 18, 054033 (2021). kvant.-ph: 2107.06411.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevapplied.18.054033
arXiv: 2107.06411

[41] Tony Metger, Yfke Dulek, Andrea Coladangelo in Rotem Arnon-Friedman. "Od naprave neodvisna porazdelitev kvantnega ključa iz računskih predpostavk". New Journal of Physics 23, 123021 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac304b

[42] Tony Metger in Thomas Vidick. "Samotestiranje ene kvantne naprave pod računskimi predpostavkami". Quantum 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 in Mark M. Wilde. »Dogovor o notranjem nelokalnem in od naprave neodvisnem konferenčnem ključu« (2021) arXiv:2111.02596v1.
arXiv: 2111.02596v1

[44] Karol Horodecki, Marek Winczewski in Siddhartha Das. »Temeljne omejitve dogovora o ključu kvantne konference, neodvisnega od naprave« (2021) arXiv:2111.02467v1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467v1

[45] Karol Horodecki, Marek Winczewski in Siddhartha Das. "Temeljne omejitve dogovora o kvantnem konferenčnem ključu, neodvisnem od naprave". Physical Review A 105, 022604 (2022). arXiv:2111.02467.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467

[46] Itamar Pitowsky. "Razpon kvantne verjetnosti". Journal of Mathematical Physics 27, 1556–1565 (1986).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.527066

[47] Manuel Forster, Severin Winkler in Stefan Wolf. "Destilacija nelokalnosti". Physical Review Letters 102, 120401 (2009). arXiv:0809.3173.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.120401
arXiv: 0809.3173

[48] Manuel Forster in Stefan Wolf. “Bipartitne enote nelokalnosti”. Physical Review A 84, 042112 (2011). arXiv:0808.0651.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.042112
arXiv: 0808.0651

[49] Rodrigo Gallego in Leandro Aolita. "Ožičenje brez nelokalnosti in razlikovanje med škatlami Bell". Physical Review A 95, 032118 (2017). arXiv:1611.06932.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.032118
arXiv: 1611.06932

Navedel

[1] Karol Horodecki, Marek Winczewski in Siddhartha Das, »Temeljne omejitve od naprave neodvisnega dogovora o kvantnem konferenčnem ključu« Fizični pregled A 105 2, 022604 (2022).

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2023-01-21 00:01:07). Seznam je morda nepopoln, saj vsi založniki ne dajejo ustreznih in popolnih podatkov o citiranju.

On Crossref je navedel storitev ni bilo najdenih podatkov o navajanju del (zadnji poskus 2023-01-21 00:01:04).

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal