A Coherence-witnessing Game And Applications To Semi-device-independent Quantum Key Distribution

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Mário Silva¹, Ricardo Faleiro², Paulo Mateus^2,3ja Emmanuel Zambrini Cruzeiro²

¹Université de Lorraine, CNRS, Inria, LORIA, F-54000 Nancy, Prantsusmaa
²Instituto de Telecomunicações, 1049-001, Lissabon, Portugal
³Departamento de Matemática, Instituto Superior Técnico, Avenida Rovisco Pais 1049-001, Lissabon, Portugal

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Poolseadmest sõltumatu kvantvõtmejaotuse eesmärk on saavutada tasakaal kõrgeima turbetaseme, seadme sõltumatuse ja eksperimentaalse teostatavuse vahel. Poolkvantvõtmejaotus kujutab endast intrigeerivat lähenemist, mille eesmärk on minimeerida kasutajate sõltuvust kvantoperatsioonidest, säilitades samal ajal turvalisuse, võimaldades seega arendada lihtsustatud ja riistvara tõrketaluvaid kvantprotokolle. Selles töös tutvustame sidususpõhist, poolseadmest sõltumatut poolkvantvõtme jaotusprotokolli, mis on üles ehitatud koherentsuse võrdõiguslikkuse mängu mürakindlale versioonile, mis on tunnistajaks erinevat tüüpi sidususele. Turvalisus on tõestatud piiratud kvantsalvestusmudelis, mis nõuab, et kasutajad rakendaksid ainult klassikalisi toiminguid, täpsemalt fikseeritud aluse tuvastamist.

Populaarne kokkuvõte

Seadmest sõltumatu krüptograafia eesmärk on luua turvalisus minimaalsete eeldustega kasutatavate seadmete kohta. Teise võimalusena on poolkvantperspektiivi eesmärk vähendada kasutajate sõltuvust kvantoperatsioonidest, tagades samas kvantmehaanika põhimõtetest lähtuva turvalisuse. Selles töös laiendame koherentsuse võrdõiguslikkuse mängu mürakindlale stsenaariumile ja demonstreerime selle võimet statistiliselt eristada kolme tüüpi sidususressursse: mittesidusad, eraldatavad koherentsed ja takerdunud koherentsed olekud. Mängule tuginedes esitleme kontseptsiooni tõestust kvantvõtme jaotusprotokolli. Selles protokollis peavad Alice ja Bob oma laborites ainult usaldusväärseid osakesi tuvastama, samas kui protokolli ülejäänud komponendid loetakse ebausaldusväärseteks. Järelikult saab seda protokolli täpselt iseloomustada nii poolseadmest sõltumatuna kui ka poolkvantidena, mis näitab mõlema raamistiku ühilduvust.

► BibTeX-i andmed

@artikkel{Silva2023coherencewitnessing, doi = {10.22331/q-2023-08-22-1090}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-08-22-1090}, pealkiri = {A sidusus -mängu ja rakenduste tunnistajaks poolseadmest sõltumatule kvantvõtmejaotusele}, autor = {Silva, M{'{a}}rio ja Faleiro, Ricardo ja Mateus, Paulo ja Cruzeiro, Emmanuel Zambrini}, ajakiri = {{Quantum} }, issn = {2521-327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, maht = {7}, lehekülge = {1090}, kuu = aug, aasta = {2023} }

► Viited

[1] MS Sharbaf. "Kvantkrüptograafia: arenev tehnoloogia võrgu turvalisuses". 2011. aasta IEEE rahvusvaheline sisejulgeoleku tehnoloogiate konverents (HST) lk 13–19 (2011).
https:///doi.org/10.1109/THS.2011.6107841

[2] Peter W. Shor. "Polünoomaja algoritmid algfaktoriseerimiseks ja diskreetsete logaritmide jaoks kvantarvutis". SIAM J. Comput., 26(5), 1484–1509 (1997).
https:///doi.org/10.1137/S0097539795293172

[3] Charles H. Bennett ja Gilles Brassard. "Kvantkrüptograafia: avaliku võtme levitamine ja müntide viskamine". Teoreetiline arvutiteadus 560, 7–11 (2014).
https:///doi.org/10.1016/j.tcs.2014.05.025

[4] Dominic Mayers ja Andrew Yao. "Ebatäiusliku aparaadiga kvantkrüptograafia". 39. iga-aastase arvutiteaduse aluste sümpoosioni toimetised (1998).

[5] Dominic Mayers ja Andrew Yao. "Enesetestimise kvantaparaat". Kvantinfo. Arvuta. 4, 273–286 (2004).

[6] Umesh Vazirani ja Thomas Vidick. "Täielikult seadmest sõltumatu kvantvõtmejaotus". Physical Review Letters 113 (2014).
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.113.140501

[7] Rotem Arnon-Friedman, Frédéric Dupuis, Omar Fawzi, Renato Renner ja Thomas Vidick. "Praktiline seadmest sõltumatu kvantkrüptograafia entroopia akumulatsiooni kaudu". Nature Communications 9, 459 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41467-017-02307-4

[8] S. Pironio, A. Acín, S. Massar, A. Boyer de la Giroday, DN Matsukevich, P. Maunz, S. Olmchenk, D. Hayes, L. Luo, TA Manning jt. "Juhuslikud arvud, mis on kinnitatud kella teoreemiga". Nature 464, 1021–1024 (2010).
https:///doi.org/10.1038/nature09008

[9] Antonio Acín, Serge Massar ja Stefano Pironio. "Juhuslikkus versus mittelokaalsus ja takerdumine". Phys. Rev. Lett. 108, 100402 (2012).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.100402

[10] Nati Aharon, André Chailloux, Iordanis Kerenidis, Serge Massar, Stefano Pironio ja Jonathan Silman. "Nõrk müntide viskamine seadmest sõltumatus seades". Kvantarvutuse, kommunikatsiooni ja krüptograafia teooria 6. konverentsi parandatud valitud artiklites – köide 6745, lk 1–12. TQC 2011 (2011).
https://doi.org/10.1007/978-3-642-54429-3_1

[11] Ricardo Faleiro ja Manuel Goulão. "Seadmest sõltumatu kvantlubamine, mis põhineb mängul Clauser-Horne-Shimony-Holt". Phys. Rev. A 103, 022430 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.103.022430

[12] 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 ja J.-D. Bancal. "Kellade teoreemiga sertifitseeritud eksperimentaalne kvantvõtmejaotus". Nature 607, 682–686 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41586-022-04941-5

[13] Wei Zhang, Tim van Leent, Kai Redeker, Robert Garthoff, René Schwonnek, Florian Fertig, Sebastian Eppelt, Wenjamin Rosenfeld, Valerio Scarani, Charles C.-W. Lim ja Harald Weinfurter. "Seadmest sõltumatu kvantvõtmejaotussüsteem kaugetele kasutajatele". Nature 607, 687–691 (2022).
https:///doi.org/10.1038/s41586-022-04891-y

[14] Wen-Zhao Liu, Yu-Zhe Zhang, Yi-Zheng Zhen, Ming-Han Li, Yang Liu, Jingyun Fan, Feihu Xu, Qiang Zhang ja Jian-Wei Pan. "Seadmest sõltumatu kvantvõtmejaotuse fotoonilise demonstreerimise poole". Phys. Rev. Lett. 129, 050502 (2022).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.050502

[15] Marcin Pawłowski ja Nicolas Brunner. "Ühesuunalise kvantvõtme jaotuse poolseadmest sõltumatu turvalisus". Phys. Rev. A 84, 010302 (2011).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.84.010302

[16] Anubhav Chaturvedi, Maharshi Ray, Ryszard Veynar ja Marcin Pawłowski. "Poolseadmest sõltumatute QKD-protokollide turvalisuse kohta". Quantum Information Processing 17, 131 (2018).
https:///doi.org/10.1007/s11128-018-1892-z

[17] Armin Tavakoli, Jędrzej Kaniewski, Tamás Vértesi, Denis Rosset ja Nicolas Brunner. "Kvantolekute ja mõõtmiste enesetestimine ettevalmistamise ja mõõtmise stsenaariumis". Phys. Rev. A 98, 062307 (2018).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.98.062307

[18] Armin Tavakoli. "Sõltumatute kvantoleku- ja mõõteseadmete poolseadmest sõltumatu sertifitseerimine". Phys. Rev. Lett. 125, 150503 (2020).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.150503

[19] Thomas Van Himbeeck, Erik Woodhead, Nicolas J. Cerf, Raúl García-Patron ja Stefano Pironio. "Poolseadmest sõltumatu raamistik, mis põhineb loomulikel füüsilistel eeldustel". Quantum 1, 33 (2017).
https://doi.org/10.22331/q-2017-11-18-33

[20] Armin Tavakoli, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Erik Woodhead ja Stefano Pironio. "Informatsiooniliselt piiratud korrelatsioonid: klassikaliste ja kvantsüsteemide üldine raamistik". Quantum 6, 620 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-01-05-620

[21] Armin Tavakoli, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Erik Woodhead ja Stefano Pironio. "Informatsiooniliselt piiratud korrelatsioonid: klassikaliste ja kvantsüsteemide üldine raamistik". Quantum 6, 620 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-01-05-620

[22] Weixu Shi, Yu Cai, Jonatan Bohr Brask, Hugo Zbinden ja Nicolas Brunner. "Kvantmõõtmiste poolseadmest sõltumatu iseloomustus minimaalse kattumise eeldusel". Phys. Rev. A 100, 042108 (2019).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.042108

[23] Hasan Iqbal ja Walter O. Krawec. "Poolkvantkrüptograafia". Quantum Information Processing 19, 97 (2020).
https://doi.org/10.1007/s11128-020-2595-9

[24] Michel Boyer, Ran Gelles, Dan Kenigsberg ja Tal Mor. "Poolkvantvõtmejaotus". Phys. Rev. A 79, 032341 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.79.032341

[25] Francesco Massa, Preeti Yadav, Amir Moqanaki, Walter O. Krawec, Paulo Mateus, Nikola Paunković, André Souto ja Philip Walther. "Eksperimentaalne poolkvantvõtmete jaotus klassikaliste kasutajatega". Quantum 6, 819 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-09-22-819

[26] Flavio Del Santo ja Borivoje Dakić. "Koherentsuse võrdsus ja suhtlus kvantsuperpositsioonis". Physical Review Letters 124 (2020).
https:///doi.org/10.1103/physrevlett.124.190501

[27] Lieven Vandenberghe ja Stephen Boyd. "Poolkindel programmeerimine". SIAM Rev. 38, 49–95 (1996).
https:///doi.org/10.1137/1038003

[28] Károly F. Pál ja Tamás Vértesi. "Kõrgemate mõõtmetega Hilberti ruumide tõhusus kellade ebavõrdsuse rikkumisel". Phys. Rev. A 77, 042105 (2008).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.77.042105

[29] Matthew McKague, Michele Mosca ja Nicolas Gisin. "Kvantsüsteemide simuleerimine tõeliste Hilberti ruumide abil". Phys. Rev. Lett. 102, 020505 (2009).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.020505

[30] KC Toh, MJ Todd ja RH Tüüncü. “Sdpt3 – Matlabi tarkvarapakett poolkindlaks programmeerimiseks, versioon 1.3”. Optimeerimismeetodid ja tarkvara 11, 545–581 (1999).
https:///doi.org/10.1080/10556789908805762

[31] Reinhard F. Werner ja Michael M. Wolf. "Bell ebavõrdsus ja takerdumine" (2001). arXiv:quant-ph/0107093.
arXiv:quant-ph/0107093

[32] J. Lofberg. "Yalmip: tööriistakast Matlabi modelleerimiseks ja optimeerimiseks". 2004. aastal IEEE rahvusvaheline robootika ja automatiseerimise konverents (IEEE Cat. No.04CH37508). Lk 284–289. (2004).
https:///doi.org/10.1109/CACSD.2004.1393890

[33] Sébastien Designolle, Roope Uola, Kimmo Luoma ja Nicolas Brunner. "Seda sidusus: kvantsidususe alusest sõltumatu kvantifitseerimine". Phys. Rev. Lett. 126, 220404 (2021).
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.220404

[34] Rafael Wagner, Rui Soares Barbosa ja Ernesto F. Galvão. "Ebavõrdsus, mis tunnistab sidusust, mittelokaalsust ja kontekstuaalsust" (2023). arXiv: 2209.02670.
arXiv: 2209.02670

[35] Kazuoki Azuma. "Teatud sõltuvate juhuslike muutujate kaalutud summad". Tohoku matemaatika. J. (2) 19, 357–367 (1967).
https:///doi.org/10.2748/tmj/1178243286

[36] Renato Renner. "Kvantvõtme jaotuse turvalisus". International Journal of Quantum Information 6, 1–127 (2008).
https:///doi.org/10.1142/S0219749908003256

[37] Robert Konig, Renato Renner ja Christian Schaffner. "Min- ja max-entroopia operatiivne tähendus". IEEE Transactions on Information Theory, 55, 4337–4347 (2009).
https:///doi.org/10.1109/tit.2009.2025545

Viidatud

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
ChartPrime. Tõsta oma kauplemismängu ChartPrime'iga kõrgemale. Juurdepääs siia.
BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-22-1090/

Ajatempel: August 22, 2023

Ajatempel: Aprill 13, 2023

Sidususe tunnistaja mäng ja rakendused poolseadmest sõltumatuks kvantvõtmejaotuseks

Taasavaldanud Platon

Abstraktne

Populaarne kokkuvõte

► BibTeX-i andmed

► Viited

Viidatud

Veel alates Quantum Journal

Cliffordi ahelaid saab korralikult PAC-i õppida siis ja ainult siis, kui $textsf{RP}=textsf{NP}$

Kujutletava aja tõrkekindel Monte Carlo kvantsimulatsioon

Komposiitkvantsimulatsioonid

Maatriksprodukti operaatori sümmeetriatega kaitstud faaside klassifitseerimine maatriksprodukti olekute abil

Kvantide võrdlusraamid: perspektiivist sõltuvate kirjelduste tuletamine perspektiivineutraalse struktuuri kaudu

Resonantsed mitmetasandilised amplituudi summutuskanalid

Quantum Split allikate väljaolekud

Kvanthajumine tööallikana

Viljatud platood kvanttensorivõrgu optimeerimisel

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto