Laboratoire d'Information Quantique, Université libre de Bruxelles (ULB), Belgia
Finn dette papiret interessant eller vil diskutere? Scite eller legg igjen en kommentar på SciRate.
Abstrakt
I følge teoremet for entropiakkumulering reduseres bevis på den ubetingede sikkerheten til en enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjonsprotokoll til avledede avveiningsfunksjoner, dvs. grenser for enkeltrunde von Neumann-entropien til rånøkkelen som en funksjon av Bell lineære funksjoner, betinget på en avlytters kvantesideinformasjon. I dette arbeidet beskriver vi hvordan den betingede entropien kan avgrenses i 2-input/2-output-innstillingen, hvor analysen kan reduseres til qubit-systemer, ved å kombinere entropigrenser for varianter av den velkjente BB84-protokollen med kvantebegrensninger på qubit-operatorer på det todelte systemet som deles av Alice og Bob. Tilnærmingen gir analytiske grenser for entropien, eller semi-analytiske i rimelig beregningstid, som typisk er nær optimal. Vi illustrerer tilnærmingen på en variant av den enhetsuavhengige CHSH QKD-protokollen der begge basene brukes til å generere nøkkelen, samt på en mer raffinert analyse av den originale enkeltbasisvarianten med hensyn til tap. Vi oppnår spesielt en deteksjonseffektivitetsterskel litt under 80.26 %, innenfor rekkevidde av nåværende eksperimentelle evner.
Populært sammendrag
► BibTeX-data
► Referanser
[1] John S. Bell. Om Einstein Podolsky Rosen-paradokset. Physics, 1 (3): 195–200, 1964. URL http:///cds.cern.ch/record/111654/.
http: / / cds.cern.ch/ record / 111654 /
[2] Nicolas Brunner, Daniel Cavalcanti, Stefano Pironio, Valerio Scarani og Stephanie Wehner. Bell ikke-lokalitet. Rev. Mod. Phys., 86: 419–478, april 2014. 10.1103/RevModPhys.86.419.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.419
[3] Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar, Stefano Pironio og Valerio Scarani. Enhetsuavhengig sikkerhet for kvantekryptografi mot kollektive angrep. Phys. Rev. Lett., 98: 230501, juni 2007. 10.1103/PhysRevLett.98.230501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.230501
[4] DP Nadlinger, P Drmota, BC Nichol, G Araneda, D Main, R Srinivas, DM Lucas, CJ Ballance, K Ivanov, EY-Z Tan, et al. Eksperimentell kvantenøkkelfordeling sertifisert av klokkens teorem. Nature, 607 (7920): 682–686, 2022. 10.1038/s41586-022-04941-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-04941-5
[5] Wei Zhang, Tim van Leent, Kai Redeker, Robert Garthoff, René Schwonnek, Florian Fertig, Sebastian Eppelt, Wenjamin Rosenfeld, Valerio Scarani, Charles CW Lim, et al. Et enhetsuavhengig distribusjonssystem for kvantenøkler for fjerntliggende brukere. Nature, 607 (7920): 687–691, 2022. 10.1038/s41586-022-04891-y.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-022-04891-y
[6] Wen-Zhao Liu, Yu-Zhe Zhang, Yi-Zheng Zhen, Ming-Han Li, Yang Liu, Jingyun Fan, Feihu Xu, Qiang Zhang og Jian-Wei Pan. Mot en fotonisk demonstrasjon av enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon. Phys. Rev. Lett., 129 (5): 050502, 2022. 10.1103/PhysRevLett.129.050502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.050502
[7] Rotem Arnon-Friedman, Frédéric Dupuis, Omar Fawzi, Renato Renner og Thomas Vidick. Praktisk enhetsuavhengig kvantekryptografi via entropiakkumulering. Nat. Commun., 9: 459, januar 2018. 10.1038/s41467-017-02307-4.
https://doi.org/10.1038/s41467-017-02307-4
[8] Yanbao Zhang, Honghao Fu og Emanuel Knill. Effektiv tilfeldighetssertifisering ved kvantesannsynlighetsestimering. Phys. Rev. Research, 2: 013016, januar 2020. 10.1103/PhysRevResearch.2.013016.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.2.013016
[9] Ernest YZ Tan, René Schwonnek, Koon Tong Goh, Ignatius William Primaatmaja og Charles CW Lim. Beregning av sikre nøkkelrater for kvantekryptografi med upålitelige enheter. npj Quantum Information, 7 (1): 1–6, 2021. 10.1038/s41534-021-00494-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00494-z
[10] René Schwonnek, Koon Tong Goh, Ignatius W. Primaatmaja, Ernest Y.-Z. Tan, Ramona Wolf, Valerio Scarani og Charles C.-W. Lim. Enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon med tilfeldig nøkkelbasis. Nat. Commun., mai 2021. 10.1038/s41467-021-23147-3.
https://doi.org/10.1038/s41467-021-23147-3
[11] Ernest Y.-Z. Tan, Pavel Sekatski, Jean-Daniel Bancal, René Schwonnek, Renato Renner, Nicolas Sangouard og Charles C.-W. Lim. Forbedrede DIQKD-protokoller med analyse av endelig størrelse. desember 2020. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2012.08714.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2012.08714
[12] Peter Brown, Hamza Fawzi og Omar Fawzi. Beregning av betingede entropier for kvantekorrelasjoner. Nat. Commun., 12: 575, januar 2021a. 10.1038/s41467-020-20018-1.
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20018-1
[13] Peter Brown, Hamza Fawzi og Omar Fawzi. Enhetsuavhengige nedre grenser for den betingede von neumann-entropien. juni 2021b. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2106.13692.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2106.13692
[14] Erik Woodhead, Antonio Acín og Stefano Pironio. Enhetsuavhengig kvantenøkkelfordeling med asymmetriske CHSH-ulikheter. Quantum, 5: 443, april 2021. 10.22331/q-2021-04-26-443.
https://doi.org/10.22331/q-2021-04-26-443
[15] Renato Renner, Nicolas Gisin og Barbara Kraus. Informasjonsteoretisk sikkerhetsbevis for kvantenøkkel-distribusjonsprotokoller. Phys. Rev. A, 72: 012332, juli 2005. 10.1103/PhysRevA.72.012332.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.72.012332
[16] Oliver Kern og Joseph M. Renes. Forbedrede enveishastigheter for BB84- og 6-statsprotokoller. Quantum Inf. Comput., 8 (8,9): 0756–0772, september 2008. 10.26421/QIC8.8-9-6.
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC8.8-9-6
[17] Igor Devetak og Andreas Winter. Destillasjon av hemmelig nøkkel og sammenfiltring fra kvantetilstander. Proc. R. Soc. A, 461 (2053): 207–235, januar 2005. 10.1098/rspa.2004.1372.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372
[18] Stefano Pironio, Antonio Acín, Nicolas Brunner, Nicolas Gisin, Serge Massar og Valerio Scarani. Enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon sikret mot kollektive angrep. New J. Phys., 11 (4): 045021, april 2009. 10.1088/1367-2630/11/4/045021.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/11/4/045021
[19] Mario Berta, Matthias Christandl, Roger Colbeck, Joseph M. Renes og Renato Renner. Usikkerhetsprinsippet i nærvær av kvanteminne. Nature Phys., 6: 659–662, juli 2010. 10.1038/nphys1734.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys1734
[20] Erik Woodhead. Stram asymptotisk nøkkelrate for Bennett-Brassard 1984-protokollen med lokal randomisering og enhetsunøyaktigheter. Phys. Rev. A, 90: 022306, august 2014. 10.1103/PhysRevA.90.022306.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.90.022306
[21] Jean B. Lasserre. Global optimalisering med polynomer og problemet med øyeblikk. SIAM J. Comput., 11: 796–817, 2001. 10.1137/S1052623400366802.
https: / / doi.org/ 10.1137 / S1052623400366802
[22] D. Henrion og J.-B. Lasserre. Konvergerende relaksering av polynommatriseulikheter og statisk utdatatilbakemelding. IEEE Trans. Autom. Kontroll, 51 (2): 192–202, 2006. 10.1109/TAC.2005.863494.
https: / / doi.org/ 10.1109 / TAC.2005.863494
[23] Duncan McCallum og David Avis. En lineær algoritme for å finne det konvekse skroget til en enkel polygon. Informasjonsbehandlingsbrev, 9 (5): 201–206, des 1979. ISSN 0020-0190. 10.1016/0020-0190(79)90069-3.
https://doi.org/10.1016/0020-0190(79)90069-3
[24] Alejandro A. Schäffer og Christopher J. Van Wyk. Konvekse skrog av stykkevis jevne Jordan-kurver. J. Algorithms, 8 (1): 66–94, Mar 1987. ISSN 0196-6774. 10.1016/0196-6774(87)90028-9.
https://doi.org/10.1016/0196-6774(87)90028-9
[25] Erik Woodhead. Kvantekloning bundet og applikasjon til kvantenøkkeldistribusjon. Phys. Rev. A, 88: 012331, juli 2013. 10.1103/PhysRevA.88.012331.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.012331
[26] Rutvij Bhavsar, Sammy Ragy og Roger Colbeck. Beregning og anvendelse av forskjellige von Neumann-entropier i CHSH-basert enhetsuavhengig tilfeldighetsutvidelse. Mar 2021. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2103.07504.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2103.07504
[27] Philippe H. Eberhard. Bakgrunnsnivå og tellereffektivitet som kreves for et smutthullfritt Einstein-Podolsky-Rosen-eksperiment. Phys. Rev. A, 47: R747–R750, februar 1993. 10.1103/PhysRevA.47.R747.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.R747
[28] Peter Brown. privat kommunikasjon.
[29] Xingjian Zhang, Pei Zeng, Tian Ye, Hoi-Kwong Lo og Xiongfeng Ma. Kvantekomplementaritetstilnærming til enhetsuavhengig sikkerhet. november 2021. URL https:///doi.org/10.48550/arXiv.2111.13855.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2111.13855
[30] Adam Winick, Norbert Lütkenhaus og Patrick J. Coles. Pålitelige numeriske nøkkelrater for kvantenøkkeldistribusjon. Quantum, 2: 77, juli 2018. 10.22331/q-2018-07-26-77.
https://doi.org/10.22331/q-2018-07-26-77
[31] N. David Mermin. Ekstrem kvanteforviklinger i en superposisjon av makroskopisk distinkte tilstander. Phys. Rev. Lett., 65: 1838–1840, oktober 1990. 10.1103/PhysRevLett.65.1838.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.65.1838
[32] Federico Grasselli, Gláucia Murta, Hermann Kampermann og Dagmar Bruß. Entropigrenser for flerparts enhetsuavhengig kryptografi. PRX Quantum, 2: 010308, januar 2021. 10.1103/PRXQuantum.2.010308.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.010308
[33] https:///github.com/MicheleMasini1996/diqkd-2input2output.
https:///github.com/Michele Masini1996/diqkd-2input2output
[34] Stefano Pironio, Antonio Acín, Serge Massar, Antoine Boyer de La Giroday, Dzmitry N. Matsukevich, Peter Maunz, Steven Olmschenk, David Hayes, Le Luo, T. Andrew Manning og Christopher Monroe. Tilfeldige tall sertifisert av Bells teorem. Nature, 464: 1021–1024, april 2010. 10.1038/nature09008.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature09008
[35] Antonio Acín, Serge Massar og Stefano Pironio. Tilfeldighet kontra ikke-lokalitet og sammenfiltring. Phys. Rev. Lett., 108: 100402, mars 2012. 10.1103/PhysRevLett.108.100402.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.100402
Sitert av
[1] 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 og J.-D. Bancal, "Eksperimentell kvantenøkkeldistribusjon sertifisert av Bells teorem", Natur 607 7920, 682 (2022).
[2] Lewis Wooltorton, Peter Brown og Roger Colbeck, "Tight Analytic Bound on the Trade-Off between Device-Independent Randomness and Nonlocality", Fysiske gjennomgangsbrev 129 15, 150403 (2022).
[3] Víctor Zapatero, Tim van Leent, Rotem Arnon-Friedman, Wen-Zhao Liu, Qiang Zhang, Harald Weinfurter og Marcos Curty, "Fremskritt innen enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon", arxiv: 2208.12842.
[4] Karol Łukanowski, Maria Balanzó-Juandó, Máté Farkas, Antonio Acín og Jan Kołodyński, "Øvre grenser for nøkkelrater i enhetsuavhengig kvantenøkkeldistribusjon basert på konvekse kombinasjonsangrep", arxiv: 2206.06245.
[5] Federico Grasselli, Gláucia Murta, Hermann Kampermann og Dagmar Bruß, "Forsterker enhetsuavhengig kryptografi med tredelt ikke-lokalitet", arxiv: 2209.12828.
Sitatene ovenfor er fra SAO / NASA ADS (sist oppdatert vellykket 2022-10-21 02:01:11). Listen kan være ufullstendig fordi ikke alle utgivere gir passende og fullstendige sitasjonsdata.
On Crossrefs siterte tjeneste ingen data om sitering av verk ble funnet (siste forsøk 2022-10-21 02:01:09).
Denne artikkelen er utgitt i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) tillatelse. Opphavsrett forblir hos de opprinnelige rettighetshaverne som forfatterne eller institusjonene deres.
