İki evrensel karma ile QKD parametre tahmini

İki evrensel karma ile QKD parametre tahmini

Zaman Damgası: 13 Ocak 2023 5:47
İki evrensel karma PlatoBlockchain Veri Zekası ile QKD parametre tahmini. Dikey Arama. Ai.

Dimiter Ostrev

İletişim ve Navigasyon Enstitüsü, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi, Oberpfaffenhofen, 82234 Weßling, Almanya

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

Bu makale, bit çevirme ve faz çevirme hatalarının sayısını tahmin etmek için rastgele örnekleme yerine iki evrensel karma kullanan bir QKD protokolünün güvenliğini önermekte ve kanıtlamaktadır. Bu protokol, küçük blok boyutları için önceki QKD protokollerinden önemli ölçüde daha iyi performans gösterir. Daha genel olarak, iki evrensel karma QKD protokolü için, asimptotik ve sonlu anahtar hızı arasındaki fark, kübitlerin $n$ sayısıyla $cn^{-1}$ olarak azalır, burada $c$, güvenlik parametresine bağlıdır. Karşılaştırma için, rastgele örnekleme kullanan ve aynı asimptotik hıza sahip optimize edilmiş bir protokol için aynı fark $c'n^{-1/3}$'den daha hızlı azalmaz; burada $c'$, güvenlik parametresine ve hataya bağlıdır oran.

Popüler özet

Kuantum anahtar dağıtım (QKD) protokolü, iki kullanıcının kimliği doğrulanmış bir klasik kanal ve tamamen güvensiz bir kuantum kanalı üzerinden iletişim kurarak gizli bir anahtar oluşturmasına olanak tanır. Bir QKD protokolü için önemli parametreler, kuantum kanalı üzerinden gönderilen kübit sayısı, kuantum kanalındaki gürültüye karşı direnç, çıkış gizli anahtarının boyutu ve güvenlik düzeyidir.

Mevcut QKD protokolleri ve güvenlik kanıtları, parametreler arasında değiş tokuşlar sergiliyor: belirli sayıda kübit için gürültü direncini veya güvenliği iyileştirmek, çıktı boyutunu küçültür. Bu değiş tokuşlar, kübit sayısı küçük, yani 1000-10000 civarında olduğunda özellikle şiddetlidir. Bu kadar az sayıda kübit, pratikte kuantum kanalının uygulanması özellikle zor olduğunda, örneğin bir uydu dolaşık foton çiftlerini iki yer istasyonuna ilettiğinde ortaya çıkar.

Mevcut çalışma şunu soruyor: Özellikle kübit sayısının az olduğu durumlarda, daha iyi parametre takasları sergileyen QKD protokolleri ve güvenlik kanıtları var mı? Böyle bir QKD protokolü ve güvenlik kanıtı sunar. Bu protokol, bit çevirme ve faz çevirme hatalarının sayısını tahmin etmek için rastgele örnekleme yerine iki evrensel karma kullanır, bu da az sayıda kübit için parametre değiş tokuşlarında çarpıcı bir iyileşmeye yol açar, ancak aynı zamanda protokolün uygulanmasını zorlaştırır.

► BibTeX verileri

► Referanslar

[1] Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin ve William K. Wootters. Karışık durum dolaşıklığı ve kuantum hata düzeltmesi. fizik Rev. A, 54:3824–3851, Kasım 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 ve Serge Fehr. Kuantum popülasyonunda örnekleme ve uygulamaları. Yıllık Kriptoloji Konferansında, sayfa 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 ve Louis Salvail. Kamu tartışmasıyla gizli anahtar uzlaşma. Kriptografik Tekniklerin Teorisi ve Uygulaması Üzerine Çalıştay'da, sayfalar 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 ve NJA Sloane. Kuantum hata düzeltmesi ve ortogonal geometri. fizik Rev. Lett., 78:405–408, Ocak 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 ve Peter W. Shor. İyi kuantum hata düzeltme kodları mevcuttur. fizik Rev. A, 54:1098–1105, Ağustos 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 ve Mark N. Wegman. Evrensel hash fonksiyonları sınıfları. 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 İlyas. İki gürültülü kanal için kodlama. Colin Cherry'de, editör, Information Theory, 3. Londra Sempozyumu, Londra, İngiltere, Eylül 1955. Butterworth'un bilimsel yayınları, 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 ve HF Chau. Kuantum anahtar dağıtım son işlemesindeki pratik sorunlar. Fiziksel İnceleme A, 81(1), Ocak 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. Düşük Yoğunluklu Eşlik Denetimi Kodları. The MIT Press, 09 1963. doi:10.7551/​mitpress/​4347.001.0001.
https: / / doi.org/ 10.7551 / mitpress / 4347.001.0001

[10] Daniel Gottesman. Kuantum hamming sınırını doyuran kuantum hata düzeltme kodları sınıfı. fizik Rev. A, 54:1862–1868, Eylül 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. Tamamlayıcılığa dayalı kuantum anahtar dağıtımının basit güvenlik kanıtı. New Journal of Physics, 11(4):045018, Nisan 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 ve Artur Ekert. Küçük blok uzunluğuna sahip kuantum anahtar dağıtımının güvenlik analizi ve bunun kuantum uzay iletişimine uygulanması. Physical Review Letters, 126(10), Mart 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 ve HF Chau. Keyfi olarak uzun mesafelerde kuantum anahtar dağıtımının koşulsuz güvenliği. Science, 283(5410):2050–2056, mart 1999. URL: https:///​doi.org/​10.1126/​science.283.5410.2050, doi:10.1126/​science.283.5410.2050.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.283.5410.2050

[14] Michael A. Nielsen ve Isaac L. Chuang. Kuantum Hesaplama ve Kuantum Bilgisi. Cambridge University Press, haziran 2012.
https: / / doi.org/ 10.1017 / cbo9780511976667

[15] Dimiter Ostrev. Herhangi bir gizli anahtar olmaksızın birleştirilebilir, koşulsuz olarak güvenli mesaj kimlik doğrulaması. 2019'da IEEE Uluslararası Bilgi Teorisi Sempozyumu (ISIT), sayfalar 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 ve P. Wallden. Kuantum kriptografisindeki gelişmeler. Av. tercih Photon., 12(4):1012–1236, Aralık 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 Portman. Kimlik doğrulamada anahtar geri dönüşümü. 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 ve Renato Renner. Kuantum anahtar dağıtımının kriptografik güvenliği, 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. Kuantum Anahtar Dağıtımının Güvenliği. Doktora tezi, ETH Zürih, 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: kuant-ph / 0512258

[20] Peter W. Shor ve John Preskill. Bb84 kuantum anahtarı dağıtım protokolünün basit güvenlik kanıtı. fizik Rev. Lett., 85:441–444, Temmuz 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. Çoklu parçacık girişimi ve kuantum hata düzeltmesi. Londra Kraliyet Cemiyeti Tutanakları. Seri A: Matematik, Fizik ve Mühendislik Bilimleri, 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. c*-cebirlerinde pozitif fonksiyonlar. 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/ kararlı / 2032342

[23] Marco Tomamichel ve Anthony Leverrier. Kuantum anahtar dağıtımı için büyük ölçüde bağımsız ve eksiksiz bir güvenlik kanıtı. Quantum, 1:14, Temmuz 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 ve Renato Renner. Kuantum kriptografisi için sıkı sonlu anahtar analizi. Doğa iletişimi, 3(1):1–6, 2012. doi:10.1038/​ncomms1631.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms1631

[25] Mark N. Wegman ve J. Lawrence Carter. Yeni hash fonksiyonları ve bunların kimlik doğrulama ve set eşitliğinde kullanımı. 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 ve diğerleri. 1,120 kilometre boyunca dolaşıklık tabanlı güvenli kuantum kriptografisi. Nature, 582(7813):501–505, 2020. doi:10.1038/​s41586-020-2401-y.
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-020-2401-il

Alıntılama

[1] Manuel B. Santos, Paulo Mateus ve Chrysoula Vlachou, “Quantum Universally Composable Oblivious Linear Assessment”, arXiv: 2204.14171.

[2] Dimiter Ostrev, Davide Orsucci, Francisco Lázaro ve Balazs Matuz, "Kuantum Calderbank-Shor-Steane kodları için klasik ürün kodu yapıları", arXiv: 2209.13474.

Yukarıdaki alıntılar SAO / NASA REKLAMLARI (son başarıyla 2023-01-14 11:00:11) güncellendi. Tüm yayıncılar uygun ve eksiksiz alıntı verisi sağlamadığından liste eksik olabilir.

On Crossref'in alıntı yaptığı hizmet alıntı yapma çalışmaları ile ilgili veri bulunamadı (son deneme 2023-01-14 11:00:09).

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.

Zaman Damgası:

Den fazla Kuantum Günlüğü