Análisis de seguridad DIQKD simple y práctico a través de relaciones de incertidumbre de tipo BB84 y restricciones de correlación de Pauli

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Michele Masini, Stefano Pironio y Erik Woodhead

Laboratoire d'Information Quantique, Université libre de Bruxelles (ULB), Bélgica

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Resumen

De acuerdo con el teorema de acumulación de entropía, demostrar la seguridad incondicional de un protocolo de distribución de clave cuántica independiente del dispositivo se reduce a derivar funciones de compensación, es decir, límites en la entropía de von Neumann de ronda única de la clave sin procesar como una función de funcionales lineales de Bell, condicionados en la información del lado cuántico de un espía. En este trabajo, describimos cómo se puede acotar la entropía condicional en la configuración de 2 entradas/2 salidas, donde el análisis se puede reducir a sistemas qubit, combinando límites de entropía para variantes del conocido protocolo BB84 con restricciones cuánticas. sobre operadores qubit en el sistema bipartito compartido por Alice y Bob. El enfoque proporciona límites analíticos de la entropía, o semianalíticos en un tiempo de cálculo razonable, que suelen estar cerca del óptimo. Ilustramos el enfoque en una variante del protocolo CHSH QKD independiente del dispositivo donde se utilizan ambas bases para generar la clave, así como en un análisis más refinado de la variante original de base única con respecto a las pérdidas. Obtenemos en particular un umbral de eficiencia de detección ligeramente por debajo del 80.26%, al alcance de las capacidades experimentales actuales.

Resumen popular

Los protocolos de distribución de clave cuántica independiente del dispositivo (DIQKD) permiten, mediante la explotación del fenómeno de la no localidad cuántica, que dos usuarios establezcan una clave secreta incluso cuando utilizan dispositivos cuánticos en los que no confían. Proporcionamos un enfoque nuevo y versátil para calcular los límites inferiores de la tasa clave de los protocolos DIQKD de dos entradas/dos salidas (una familia de protocolos DIQKD que solo requieren pares de qubits para su implementación). Aplicamos nuestro método a diferentes protocolos, obteniendo nuevos resultados en cuanto a tolerancia al ruido y pérdida de fotones.

► datos BibTeX

@article{Masini2022simplepráctico, doi = {10.22331/q-2022-10-20-843}, URL = {https://doi.org/10.22331/q-2022-10-20-843}, title = {Análisis de seguridad simple y práctico {DIQKD} mediante {BB}relaciones de incertidumbre de tipo 84 y {restricciones de correlación de P}auli}, autor = {Masini, Michele y Pironio, Stefano y Woodhead, Erik}, diario = {{cuántico}}, número = {2521-327X}, editor = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volumen = {6}, páginas = {843}, mes = octubre, año = {2022} }

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Citado por

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