Ocena parametrov QKD z dvouniverzalnim zgoščevanjem

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

QKD parameter estimation by two-universal hashing PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Inštitut za komunikacije in navigacijo, nemški vesoljski center, Oberpfaffenhofen, 82234 Weßling, Nemčija

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

Minimalizem

Ta članek predlaga in dokazuje varnost protokola QKD, ki uporablja dvouniverzalno zgoščevanje namesto naključnega vzorčenja za oceno števila napak bitov in faz. Ta protokol dramatično prekaša prejšnje protokole QKD za majhne velikosti blokov. Na splošno se za dvouniverzalni zgoščevalni protokol QKD razlika med asimptotično in končno ključno hitrostjo zmanjšuje s številom $n$ kubitov kot $cn^{-1}$, kjer je $c$ odvisno od varnostnega parametra. Za primerjavo, enaka razlika se ne zmanjšuje hitreje kot $c'n^{-1/3}$ za optimiziran protokol, ki uporablja naključno vzorčenje in ima enako asimptotično stopnjo, pri čemer je $c'$ odvisen od varnostnega parametra in napake oceniti.

Priljubljen povzetek

Protokol kvantne distribucije ključev (QKD) omogoča dvema uporabnikoma, da vzpostavita skrivni ključ s komunikacijo prek overjenega klasičnega kanala in popolnoma nevarnega kvantnega kanala. Pomembni parametri za protokol QKD so število kubitov, poslanih po kvantnem kanalu, odpornost proti šumu na kvantnem kanalu, velikost izhodnega tajnega ključa in raven varnosti.

Obstoječi protokoli QKD in varnostna dokazila kažejo kompromise med parametri: za dano število kubitov izboljšanje odpornosti proti hrupu ali varnosti zmanjša velikost izhoda. Ti kompromisi so še posebej hudi, ko je število kubitov majhno, tj. okoli 1000–10000. Tako majhno število kubitov se pojavi v praksi, ko je kvantni kanal še posebej težko izvesti, na primer ko satelit oddaja zapletene pare fotonov na dve zemeljski postaji.

Pričujoče delo sprašuje: ali obstajajo protokoli QKD in varnostni dokazi, ki kažejo boljše kompromise parametrov, zlasti v primeru, ko je število kubitov majhno? Predstavlja en tak protokol QKD in varnostni dokaz. Ta protokol uporablja dvouniverzalno zgoščevanje namesto naključnega vzorčenja za oceno števila napak bitov in faznega preobrata, kar vodi do dramatičnega izboljšanja kompromisov parametrov za majhno število kubitov, hkrati pa otežuje implementacijo protokola.

► BibTeX podatki

@article{Ostrev2023qkdparameter, doi = {10.22331/q-2023-01-13-894}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-01-13-894}, title = {{QKD } ocena parametra z dvouniverzalnim zgoščevanjem}, avtor = {Ostrev, Dimiter}, revija = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, založnik = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Dostop do Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, zvezek = {7}, strani = {894}, mesec = jan, leto = {2023} }

► Reference

[1] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin in William K. Wootters. Prepletenost mešanega stanja in kvantna korekcija napak. Phys. Rev. A, 54:3824–3851, november 1996. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.54.3824, doi:10.1103/PhysRevA.54.3824.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.3824

[2] Niek J Bouman in Serge Fehr. Vzorčenje v kvantni populaciji in aplikacije. Na letni kriptološki konferenci, strani 724–741. Springer, 2010. doi:10.1007/978-3-642-14623-7_39.
https://doi.org/10.1007/978-3-642-14623-7_39

[3] Gilles Brassard in Louis Salvail. Tajno-ključna sprava z javno razpravo. V delavnici o teoriji in uporabi kriptografskih tehnik, strani 410–423. Springer, 1993. doi:10.1007/3-540-48285-7_35.
https://doi.org/10.1007/3-540-48285-7_35

[4] AR Calderbank, EM Rains, PW Shor in NJA Sloane. Kvantna korekcija napak in ortogonalna geometrija. Phys. Rev. Lett., 78:405–408, januar 1997. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.78.405, doi:10.1103/PhysRevLett.78.405.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.405

[5] AR Calderbank in Peter W. Shor. Obstajajo dobre kvantne kode za popravljanje napak. Phys. Rev. A, 54:1098–1105, avgust 1996. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.54.1098, doi:10.1103/PhysRevA.54.1098.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.1098

[6] J.Lawrence Carter in Mark N. Wegman. Univerzalni razredi zgoščevalnih funkcij. Journal of Computer and System Sciences, 18(2):143–154, 1979. URL: https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022000079900448, doi:10.1016/0022 -0000(79)90044-8.
https://doi.org/10.1016/0022-0000(79)90044-8
https: / / www.sciencedirect.com/ science / article / pii / 0022000079900448

[7] Peter Elias. Kodiranje za dva hrupna kanala. V Colinu Cherryju, uredniku, Teorija informacij, 3. Londonski simpozij, London, Anglija, september 1955. Butterworthove znanstvene publikacije, 1956. URL: https://worldcat.org/en/title/562487502, doi: 10.1038/176773a0.
https: / / doi.org/ 10.1038 / 176773a0
https:///worldcat.org/en/title/562487502

[8] Chi-Hang Fred Fung, Xiongfeng Ma in HF Chau. Praktična vprašanja pri naknadni obdelavi porazdelitve kvantnega ključa. Physical Review A, 81(1), januar 2010. URL: http:///dx.doi.org/10.1103/PhysRevA.81.012318, doi:10.1103/physreva.81.012318.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.81.012318

[9] Robert G. Gallager. Kode za preverjanje paritete z nizko gostoto. MIT Press, 09. 1963. doi:10.7551/mitpress/4347.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.7551 / mitpress / 4347.001.0001

[10] Daniel Gottesman. Razred kvantnih kod za popravljanje napak, ki nasičijo kvantno Hammingovo mejo. Phys. Rev. A, 54:1862–1868, september 1996. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevA.54.1862, doi:10.1103/PhysRevA.54.1862.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.1862

[11] M Koashi. Preprost varnostni dokaz kvantne distribucije ključev, ki temelji na komplementarnosti. New Journal of Physics, 11(4):045018, apr. 2009. URL: https:///dx.doi.org/10.1088/1367-2630/11/4/045018, doi:10.1088/ 1367-2630/11/4/045018.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/4/045018

[12] Charles Ci-Wen Lim, Feihu Xu, Jian-Wei Pan in Artur Ekert. Varnostna analiza porazdelitve kvantnih ključev z majhno dolžino blokov in njena uporaba v komunikacijah v kvantnem prostoru. Physical Review Letters, 126(10), marec 2021. URL: http:///dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.100501, doi:10.1103/physrevlett.126.100501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.100501

[13] Hoi-Kwong Lo in HF Chau. Brezpogojna varnost porazdelitve kvantnega ključa na poljubno velike razdalje. Science, 283(5410):2050–2056, marec 1999. URL: https:///doi.org/10.1126/science.283.5410.2050, doi:10.1126/science.283.5410.2050.
https: / / doi.org/ 10.1126 / znanost.283.5410.2050

[14] Michael A. Nielsen in Isaac L. Chuang. Kvantno računanje in kvantne informacije. Cambridge University Press, junij 2012.
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511976667

[15] Dimiter Ostrev. Sestavljiva, brezpogojno varna avtentikacija sporočil brez skrivnega ključa. Leta 2019 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), strani 622–626, 2019. doi:10.1109/ISIT.2019.8849510.
https: / / doi.org/ 10.1109 / ISIT.2019.8849510

[16] S. Pirandola, UL Andersen, L. Banchi, M. Berta, D. Bunandar, R. Colbeck, D. Englund, T. Gehring, C. Lupo, C. Ottaviani, JL Pereira, M. Razavi, J. Shamsul Shaari , M. Tomamichel, VC Usenko, G. Vallone, P. Villoresi in P. Wallden. Napredek v kvantni kriptografiji. Adv. Opt. Photon., 12(4):1012–1236, december 2020. URL: http://opg.optica.org/aop/abstract.cfm?URI=aop-12-4-1012, doi:10.1364 /AOP.361502.
https: / / doi.org/ 10.1364 / AOP.361502
http:///opg.optica.org/aop/abstract.cfm?URI=aop-12-4-1012

[17] Christopher Portmann. Recikliranje ključev pri preverjanju pristnosti. IEEE Transactions on Information Theory, 60(7):4383–4396, 2014. doi:10.1109/TIT.2014.2317312.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2014.2317312

[18] Christopher Portmann in Renato Renner. Kriptografska varnost distribucije kvantnega ključa, 2014. URL: https:///arxiv.org/abs/1409.3525, doi:10.48550/ARXIV.1409.3525.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.1409.3525
arXiv: 1409.3525

[19] Renato Renner. Varnost kvantne distribucije ključev. Doktorska disertacija, ETH Zurich, 2005. URL: https:///arxiv.org/abs/quant-ph/0512258, doi:10.48550/ARXIV.QUANT-PH/0512258.
https:///doi.org/10.48550/ARXIV.QUANT-PH/0512258
arXiv: kvant-ph / 0512258

[20] Peter W. Shor in John Preskill. Preprost dokaz varnosti protokola za distribucijo kvantnih ključev bb84. Phys. Rev. Lett., 85:441–444, julij 2000. URL: https:///link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.85.441, doi:10.1103/PhysRevLett.85.441.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.441

[21] Andrew Steane. Interferenca več delcev in kvantna korekcija napak. Zbornik Kraljeve družbe v Londonu. Serija A: Matematične, fizikalne in inženirske znanosti, 452(1954):2551–2577, 1996. URL: https://royalsocietypublishing.org/doi/abs/10.1098/rspa.1996.0136, doi:10.1098 /rspa.1996.0136.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.1996.0136

[22] W. Forrest Stinespring. Pozitivne funkcije na c*-algebrah. Proceedings of the American Mathematical Society, 6(2):211–216, 1955. URL: http:///www.jstor.org/stable/2032342, doi:10.2307/2032342.
https: / / doi.org/ 10.2307 / 2032342
http: / / www.jstor.org/ stable / 2032342

[23] Marco Tomamichel in Anthony Leverrier. V veliki meri samozadosten in popoln varnostni dokaz za distribucijo kvantnih ključev. Quantum, 1:14, julij 2017. URL: http:///dx.doi.org/10.22331/q-2017-07-14-14, doi:10.22331/q-2017-07-14- 14.
https://doi.org/10.22331/q-2017-07-14-14

[24] Marco Tomamichel, Charles Ci Wen Lim, Nicolas Gisin in Renato Renner. Tesna analiza s končnim ključem za kvantno kriptografijo. Nature Communications, 3(1):1–6, 2012. doi:10.1038/ncomms1631.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms1631

[25] Mark N. Wegman in J. Lawrence Carter. Nove zgoščevalne funkcije in njihova uporaba pri preverjanju pristnosti in enakosti nastavitev. Journal of Computer and System Sciences, 22(3):265–279, 1981. URL: https:///www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022000081900337, doi:10.1016/0022 -0000(81)90033-7.
https://doi.org/10.1016/0022-0000(81)90033-7
https: / / www.sciencedirect.com/ science / article / pii / 0022000081900337

[26] Juan Yin, Yu-Huai Li, Sheng-Kai Liao, Meng Yang, Yuan Cao, Liang Zhang, Ji-Gang Ren, Wen-Qi Cai, Wei-Yue Liu, Shuang-Lin Li itd. Varna kvantna kriptografija, ki temelji na prepletenosti, preko 1,120 kilometrov. Narava, 582(7813):501–505, 2020. doi:10.1038/s41586-020-2401-y.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2401-y

Navedel

[1] Manuel B. Santos, Paulo Mateus in Chrysoula Vlachou, »Quantum Universally Composable Oblivious Linear Evaluation«, arXiv: 2204.14171.

[2] Dimiter Ostrev, Davide Orsucci, Francisco Lázaro in Balazs Matuz, “Klasične konstrukcije produktnih kod za kvantne kode Calderbank-Shor-Steane”, arXiv: 2209.13474.

Zgornji citati so iz SAO / NASA ADS (zadnjič posodobljeno 2023-01-14 11:00:11). 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 2023-01-14 11:00:09).

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.

Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
vir: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-01-13-894/

Časovni žig: Januar 13, 2023

Časovni žig: Februar 9, 2023

Ocena parametra QKD z dvouniverzalnim zgoščevanjem

Ponovno objavil Platon

Minimalizem

Priljubljen povzetek

► BibTeX podatki

► Reference

Navedel

Več od Quantum Journal

Kvantni sprehodi v neprekinjenem času za MAX-CUT so vroči

Prekrivajoče se združevanje meritev: poenoten okvir za merjenje kvantnih stanj

Generalizirani algoritmi za širjenje prepričanj za dekodiranje površinskih kod

Kvantna manipulacija dvonivojskega mehanskega sistema

Izboljšanje učinkovitosti kvantne porazdelitve ključev z dvojnim poljem s prednostno tehnologijo destilacije

Relativistična diskretna prostorskočasovna formulacija 3+1 QED

Odkrivanje optimalnih fermionsko-kubitnih preslikav z algoritmičnim štetjem

Tukaj prihaja SU(N): multivariatna kvantna vrata in gradienti

Koherentna povratna informacija v optomehanskih sistemih v režimu nerazrešenega stranskega pasu

Celični avtomatski dekoder za barvno kodo, prilagojeno šumu

Dinamični delokalizacijski prehod več teles Tonksovega plina v kvaziperiodičnem pogonskem potencialu

O nas

Navpično iskanje in Ai

Platforma

Ostanite povezani

Račun