Multipartite Intrinsic Non-Locality och Device-Oberoende konferensnyckelavtal

Multipartite Intrinsic Non-Locality och Device-Oberoende konferensnyckelavtal

Tidsstämpel: 19 januari 2023 6:41
Multipartite Intrinsic Non-Locality och Device-Oberoende konferensnyckelavtal PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertikal sökning. Ai.

Aby Philip1,5, Eneet Kaur2,4, Peter Bierhorst3och Mark M. Wilde1,6

1Hearne Institute for Theoretical Physics, Institutionen för fysik och astronomi, och Center for Computation and Technology, Louisiana State University, Baton Rouge, Louisiana 70803, USA
2Institute for Quantum Computing och Institutionen för fysik och astronomi, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Kanada
3Institutionen för matematik, University of New Orleans, Louisiana 70148, USA
4Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona, Tucson, Arizona 85721, USA
5School of Applied and Engineering Physics, Cornell University, Ithaca, New York 14850, USA
6School of Electrical and Computer Engineering, Cornell University, Ithaca, New York 14850, USA

Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.

Abstrakt

I detta arbete introducerar vi multipartite intrinsic non-locality som en metod för att kvantifiera resurser i flerpartiscenariot med enhetsoberoende (DI) konferensnyckelavtal. Vi bevisar att multipartit inneboende icke-lokalitet är additiv, konvex och monoton under en klass av fria operationer som kallas lokala operationer och vanlig slumpmässighet. Som ett av våra tekniska bidrag upprättar vi en kedjeregel för två varianter av ömsesidig information med flera partier, som vi sedan använder för att bevisa att inre icke-lokalitet med flera partier är additiv. Denna kedjeregel kan vara av självständigt intresse i andra sammanhang. Alla dessa egenskaper hos multipartit intrinsic non-locality är till hjälp för att fastställa huvudresultatet av vår artikel: multipartite intrinsic non-locality är en övre gräns för hemlig nyckelränta i det allmänna flerpartsscenariot för DI-konferensnyckelavtal. Vi diskuterar olika exempel på DI-konferensnyckelprotokoll och jämför våra övre gränser för dessa protokoll med kända nedre gränser. Slutligen beräknar vi övre gränser för de senaste experimentella realiseringarna av DI-kvantnyckelfördelning.

► BibTeX-data

► Referenser

[1] Charles H. Bennett och Gilles Brassard. "Kvantkryptografi: Distribution av offentlig nyckel och myntkastning". I Proceedings of IEEE International Conference on Computers Systems and Signal Processing, Bangalore, Indien. Sida 175–179. (1984). arXiv:2003.06557.
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
arXiv: 2003.06557

[2] Artur K. Ekert. "Kvantkryptografi baserad på Bells teorem". Physical Review Letters 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] Dominic Mayers. "Ovillkorlig säkerhet i kvantkryptografi". 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 och Renato Renner. "Osäkerhetsrelation för jämna entropier". 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 och Howard M. Wiseman. "Ensidig enhetsoberoende kvantnyckeldistribution: Säkerhet, genomförbarhet och kopplingen till styrning". Physical Review A 85, 010301 (2012). arXiv:1109.1435.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.85.010301
arXiv: 1109.1435

[6] Dominic Mayers och Andrew. Yao. "Kvantkryptografi med ofullkomlig apparat". In Proceedings 39th Annual Symposium on Foundations of Computer Science (Cat. No.98CB36280). Sidorna 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 och Valerio Scarani. "Enhetsoberoende säkerhet för kvantkryptografi mot kollektiva attacker". 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 och Thomas Vidick. "Praktisk enhetsoberoende kvantkryptografi via entropiackumulering". Nature Communications 9, 1–11 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-017-02307-4

[9] Umesh Vazirani och Thomas Vidick. "Helt enhetsoberoende kvantnyckeldistribution". 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 och Mark M. Wilde. "Fundamental ränteförlustavvägning för optisk kvantnyckeldistribution". Nature Communications 5, 1–7 (2014). arXiv:1504.06390.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms6235
arXiv: 1504.06390

[11] Eneet Kaur, Mark M. Wilde och Andreas Winter. "Grundläggande gränser för nyckelräntor i enhetsoberoende kvantnyckeldistribution". New Journal of Physics 22, 023039 (2020). arXiv:1810.05627.
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ab6eaa
arXiv: 1810.05627

[12] Marek Winczewski, Tamogna Das och Karol Horodecki. "Begränsningar på enhetsoberoende nyckel säkrade mot icke-signalerande motståndare via den klämda icke-lokaliteten" (2019). arXiv:1903.12154.
arXiv: 1903.12154

[13] Ueli M. Maurer och Stephan Wolf. "Ovillkorligt säkert nyckelavtal och den inneboende villkorsinformationen". IEEE Transactions on Information Theory 45, 499–514 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1109 / 18.748999

[14] Matthias Christandl och Andreas Winter. ""Squashed entanglement": en additiv intrasslingsåtgärd". 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 och Mark M. Wilde. "Villkorlig ömsesidig information och kvantstyrning". 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 och Stephanie Wehner. "Helt enhetsoberoende konferensnyckelavtal". 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 och Dagmar Bruß. "Quantum conference key agreement: A review". Advanced Quantum Technologies 3, 2000025 (2020). arXiv:2003.10186.
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.202000025
arXiv: 2003.10186

[18] Michael Epping, Hermann Kampermann och Dagmar Bruß. "Storskaliga kvantnät baserade på grafer". 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. "Informationsteoretisk analys av multivariat korrelation". 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 och Wei Song. "Klämda intrasslingar för flerpartsstater och intrasslingsåtgärder baserade på det blandade konvexa taket". 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 och Ivan Savov. "Distribuerad komprimering och klämd förveckling av flera partier". 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 och Mark M. Wilde. "Gräser för förtrasslingsdestillation och hemligt nyckelavtal för kvantutsändningskanaler". 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 och Felix Leditzky. "Övre gränser för enhetsoberoende kvantnyckeldistributionshastigheter och en reviderad Peres-gissning". 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 och Harald Weinfurter. "Ett enhetsoberoende kvantnyckeldistributionssystem för fjärranvändare". Nature 607, 687–691 (2022). quant-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 och Charles CW Lim. "Enhetsoberoende kvantnyckeldistribution med slumpmässig nyckelbas". 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 och Jian-Wei Pan. "Mot en fotonisk demonstration av enhetsoberoende kvantnyckeldistribution". 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 och John Preskill. "Kausala och lokaliserbara kvantoperationer". 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 och Stephanie Wehner. "Block nonlocality". Reviews of Modern Physics 86, 419 (2014). arXiv:1303.2849.
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1103 / ⠀ <revmodphys.86.419
arXiv: 1303.2849

[29] Ke Li och Andreas Winter. "Klämda förvecklingar, $mathbf{k}$-förlängbarhet, kvantmarkovkedjor och återställningskartor". Fundamenten för fysik 48, 910–924 (2018). arXiv:1410.4184.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10701-018-0143-6
arXiv: 1410.4184

[30] Maksim E. Shirokov. "En enhetlig kontinuitet gränsar för egenskaper hos flerpartita kvantsystem". Journal of Mathematical Physics 62, 092206 (2021). arXiv:2007.00417.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0055155
arXiv: 2007.00417

[31] Te Sun Han. "Entropirummets linjära beroendestruktur". Information and Control 29, 337–368 (1975).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(75)80004-0

[32] Te Sun Han. "Icke-negativa entropimått på multivariata symmetriska korrelationer". Information and Control 36, 133–156 (1978).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​s0019-9958(78)90275-9

[33] Dong Yang, Michał Horodecki och ZD Wang. "En additiv och operativ förvecklingsåtgärd: Villkorlig sammanflätning av ömsesidig information". 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 och Valerio Scarani. "Enhetsoberoende kvantnyckeldistribution säker mot kollektiva attacker". 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 och Dagmar Bruß. "En genuin multiparts Bell-ojämlikhet för enhetsoberoende konferensnyckelavtal". 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. "Experimentell demonstration av äkta treparts icke-lokalitet under strikta lokalitetsförhållanden". 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 och J.-D. Bancal. "Experimentell kvantnyckelfördelning certifierad av Bells teorem". Nature 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 och Adán Cabello. "Enhetsoberoende kvantnyckelfördelning baserad på Bell-olikheter med mer än två ingångar och två utgångar". 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 och Stefano Pironio. "Definitioner av icke-lokalitet med flera partier". 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 och Siddhartha Das. "Övre gränser för enhetsoberoende kvantnyckeldistributionshastigheter i statiska och dynamiska scenarier". Fysisk granskning tillämpad 18, 054033 (2021). quant-ph:2107.06411.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevapplied.18.054033
arXiv: 2107.06411

[41] Tony Metger, Yfke Dulek, Andrea Coladangelo och Rotem Arnon-Friedman. "Enhetsoberoende kvantnyckelfördelning från beräkningsantaganden". New Journal of Physics 23, 123021 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac304b

[42] Tony Metger och Thomas Vidick. "Självtestning av en enda kvantenhet under beräkningsantaganden". 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 och Mark M. Wilde. "Inneboende icke-lokal och enhetsoberoende konferensnyckelavtal" (2021) arXiv:2111.02596v1.
arXiv: 2111.02596v1

[44] Karol Horodecki, Marek Winczewski och Siddhartha Das. "Fundamentala begränsningar för enhetsoberoende kvantkonferensnyckelavtal" (2021) arXiv:2111.02467v1.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467v1

[45] Karol Horodecki, Marek Winczewski och Siddhartha Das. "Fundamentala begränsningar för det enhetsoberoende kvantkonferensnyckelavtalet". Physical Review A 105, 022604 (2022). arXiv:2111.02467.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.105.022604
arXiv: 2111.02467

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

[47] Manuel Forster, Severin Winkler och Stefan Wolf. "Destillering av icke-lokalitet". Physical Review Letters 102, 120401 (2009). arXiv:0809.3173.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.120401
arXiv: 0809.3173

[48] Manuel Forster och Stefan Wolf. "Tvåpartsenheter av icke-lokalitet". Physical Review A 84, 042112 (2011). arXiv:0808.0651.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.84.042112
arXiv: 0808.0651

[49] Rodrigo Gallego och Leandro Aolita. "Icke-lokalitetsfria ledningar och särskiljbarheten mellan Bell-boxar". Physical Review A 95, 032118 (2017). arXiv:1611.06932.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.032118
arXiv: 1611.06932

Citerad av

[1] Karol Horodecki, Marek Winczewski och Siddhartha Das, "Fundamentala begränsningar för det enhetsoberoende kvantkonferensnyckelavtalet", Fysisk granskning A 105 2, 022604 (2022).

Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2023-01-21 00:01:07). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.

On Crossrefs citerade service Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2023-01-21 00:01:04).

Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.

Tidsstämpel:

Mer från Quantum Journal