Um jogo de teste de coerência e aplicações para distribuição de chaves quânticas independentes de semi-dispositivos

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Mario silva¹, Ricardo Faleiro², Paulo Matheus^2,3e Emmanuel Zambrini Cruzeiro²

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

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Sumário

A distribuição de chaves quânticas semi-independentes de dispositivos visa alcançar um equilíbrio entre o mais alto nível de segurança, independência de dispositivos e viabilidade experimental. A distribuição de chaves semiquânticas apresenta uma abordagem intrigante que busca minimizar a dependência dos usuários em operações quânticas, mantendo a segurança, permitindo assim o desenvolvimento de protocolos quânticos simplificados e tolerantes a falhas de hardware. Neste trabalho, apresentamos um protocolo de distribuição de chaves semi-quântica baseado em coerência, semi-independente de dispositivo, construído sobre uma versão robusta a ruído de um jogo de igualdade de coerência que testemunha vários tipos de coerência. A segurança é comprovada no modelo de armazenamento quântico limitado, exigindo que os usuários implementem apenas operações clássicas, especificamente detecções de base fixa.

Resumo popular

A criptografia independente de dispositivo visa estabelecer segurança com suposições mínimas sobre os dispositivos utilizados. Alternativamente, o objetivo da perspectiva semiquântica é reduzir a dependência dos usuários em operações quânticas, garantindo ao mesmo tempo a segurança baseada nos princípios da mecânica quântica. Neste trabalho, estendemos um jogo de igualdade de coerência para um cenário robusto a ruído e demonstramos sua capacidade de diferenciar estatisticamente entre três tipos de recursos de coerência: estados não coerentes, coerentes separáveis e estados coerentes emaranhados. Com base no jogo, apresentamos um protocolo de distribuição de chaves quânticas de prova de conceito. Neste protocolo, Alice e Bob só precisam realizar detecções confiáveis de partículas em seus laboratórios, enquanto os componentes restantes do protocolo são considerados não confiáveis. Consequentemente, este protocolo pode ser caracterizado com precisão como semi-independente de dispositivo e semi-quântico, mostrando a compatibilidade de ambas as estruturas.

► dados BibTeX

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-08-22-1090/