1Instituto de Óptica Quântica e Informação Quântica (IQOQI), Academia Austríaca de Ciências, Boltzmanngasse 3, 1090 Viena, Áustria
2Centro de Ciência e Tecnologia Quântica de Viena, Atominstitut, TU Wien, 1020 Viena, Áustria
3Instituto de Ciência da Computação, Universidade Masaryk, 602 00 Brno, República Tcheca
4Instituto de Física, Academia Eslovaca de Ciências, 845 11 Bratislava, Eslováquia
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Sumário
Calcular a taxa chave em protocolos de distribuição quântica de chaves (QKD) é um desafio de longa data. Os métodos analíticos são limitados a alguns protocolos com bases de medição altamente simétricas. Os métodos numéricos podem lidar com bases de medição arbitrárias, mas usam a min-entropia, que fornece um limite inferior vago para a entropia de von Neumann, ou dependem de algoritmos dedicados e complicados. Com base em uma hierarquia de programação semidefinida (SDP) recentemente descoberta convergindo para a entropia condicional de von Neumann, usada para calcular as taxas chave assintóticas no caso independente de dispositivo, introduzimos uma hierarquia SDP que converge para a taxa chave secreta assintótica no caso de caracterizado dispositivos. O algoritmo resultante é eficiente, fácil de implementar e fácil de usar. Ilustramos seu desempenho recuperando limites conhecidos na taxa chave e estendendo protocolos QKD de alta dimensão para casos anteriormente intratáveis. Também o utilizamos para reanalisar dados experimentais para demonstrar como podem ser alcançadas taxas chave mais elevadas quando as estatísticas completas são tidas em conta.
► dados BibTeX
► Referências
[1] Nicolas Gisin, Grégoire Ribordy, Wolfgang Tittel e Hugo Zbinden, “Criptografia quântica” Reviews of Modern Physics 74, 145-195 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.74.145
[2] Valerio Scarani, Helle Bechmann-Pasquinucci, Nicolas J. Cerf, Miloslav Dušek, Norbert Lütkenhaus e Momtchil Peev, “A segurança da distribuição prática da chave quântica” Comentários da Física Moderna 81, 1301–1350 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1301
arXiv: 0802.4155
[3] Feihu Xu, Xiongfeng Ma, Qiang Zhang, Hoi-Kwong Lo e Jian-Wei Pan, “Distribuição segura de chaves quânticas com dispositivos realistas” Reviews of Modern Physics 92, 025002 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.025002
arXiv: 1903.09051
[4] 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 e P. Wallden, “Avanços na criptografia quântica” Avanços em Óptica e Fotônica 12, 1012 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1364 / AOP.361502
arXiv: 1906.01645
[5] Charles H. Bennettand Gilles Brassard “Criptografia quântica: distribuição de chave pública e lançamento de moeda” Theoretical Computer Science 560, 7–11 (1984) (reimpressão).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
[6] Dagmar Bruß “Eavesdropping ideal em criptografia quântica com seis estados” Physical Review Letters 81, 3018–3021 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.3018
[7] Nicolas J. Cerf, Mohamed Bourennane, Anders Karlsson e Nicolas Gisin, “Segurança da distribuição de chaves quânticas usando sistemas de nível $ d$” Physical Review Letters 88, 127902 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.88.127902
[8] Lana Sheridanand Valerio Scarani “Prova de segurança para distribuição de chaves quânticas usando sistemas qudit” Physical Review A 82, 030301(R) (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.82.030301
arXiv: 1003.5464
[9] Robert König, Renato Renner e Christian Schaffner, “O significado operacional da mínima e máxima entropia” IEEE Transactions on Information Theory 55, 4337–4347 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2025545
arXiv: 0807.1338
[10] Jean-Daniel Bancal, Lana Sheridan e Valerio Scarani, “Mais aleatoriedade a partir dos mesmos dados” New Journal of Physics 16, 033011 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/3/033011
arXiv: 1309.3894
[11] O. Nieto-Silleras, S. Pironio e J. Silman, "Usando estatísticas de medição completas para avaliação de aleatoriedade independente de dispositivo ideal" New Journal of Physics 16, 013035 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/1/013035
arXiv: 1309.3930
[12] Mirdit Doda, Marcus Huber, Gláucia Murta, Matej Pivoluska, Martin Plesch e Chrysoula Vlachou, “Distribuição de chave quântica superando ruído extremo: codificação simultânea de subespaço usando emaranhamento de alta dimensão” Revisão Física Aplicada 15, 034003 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevapplied.15.034003
arXiv: 2004.12824
[13] Yukun Wang, Ignatius William Primaatmaja, Emilien Lavie, Antonios Varvitsiotis e Charles Ci Wen Lim, “Caracterizando as correlações de redes quânticas de preparação e medição” npj Quantum Information 5, 17 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0133-3
arXiv: 1803.04796
[14] Ernest YZ Tan, René Schwonnek, Koon Tong Goh, Ignatius William Primaatmaja e Charles CW Lim, “Calculando taxas de chave seguras para criptografia quântica com dispositivos não confiáveis” npj Quantum Information 7, 158 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00494-z
arXiv: 1908.11372
[15] Adam Winick, Norbert Lütkenhaus e Patrick J. Coles, “Taxas-chave numéricas confiáveis para distribuição de chaves quânticas” Quantum 2, 77 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-07-26-77
arXiv: 1710.05511
[16] Hao Hu, Jiyoung Im, Jie Lin, Norbert Lütkenhaus e Henry Wolkowicz, “Método Robusto de Ponto Interior para Computação de Taxa de Distribuição de Chave Quântica” Quantum 6, 792 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-09-08-792
arXiv: 2104.03847
[17] Peter Brown, Hamza Fawzi e Omar Fawzi, “Limites inferiores independentes de dispositivo na entropia condicional de von Neumann” (2021).
arXiv: 2106.13692
[18] Miguel Navascués, Stefano Pironio e Antonio Acín, “Uma hierarquia convergente de programas semidefinidos caracterizando o conjunto de correlações quânticas” New Journal of Physics 10, 073013 (2008).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/7/073013
arXiv: 0803.4290
[19] Hoi-Kwong Lo, HF Chau e M. Ardehali, “Esquema eficiente de distribuição de chaves quânticas e uma prova de sua segurança incondicional” Journal of Cryptology 18, 113–165 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00145-004-0142-y
[20] Igor Devetakand Andreas Winter “Destilação da chave secreta e emaranhamento de estados quânticos” Proceedings of the Royal Society of London Series A 461, 207–235 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372
[21] Gene H. Golub “Alguns problemas de valores próprios de matrizes modificadas” SIAM Review 15, 318–334 (1973).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1015032
[22] Miguel Navascués, Gonzalo de la Torre e Tamás Vértesi, “Caracterização de correlações quânticas com restrições de dimensão local e suas aplicações independentes de dispositivo” Physical Review X 4, 011011 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.4.011011
arXiv: 1308.3410
[23] Dmitriy Drusvyatskiy e Henry Wolkowicz “As muitas faces da degeneração na otimização cônica” Foundations and Trends in Optimization 3, 77–170 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1561 / 2400000011
arXiv: 1706.03705
[24] Karin Gatermann e Pablo A. Parrilo “Grupos de simetria, programas semidefinidos e somas de quadrados” Journal of Pure and Applied Algebra 192, 95–128 (2004).
https:///doi.org/10.1016/j.jpaa.2003.12.011
[25] Jos F. Sturm “Usando SeDuMi 1.02, uma caixa de ferramentas MATLAB para otimização sobre cones simétricos” Optimization Methods and Software 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766
https:///github.com/sqlp/sedumi
[26] Chris Coey, Lea Kapelevich e Juan Pablo Vielma, “Resolvendo formulações cônicas naturais com Hypatia.jl” INFORMA Journal on Computing 34, 2686–2699 (2022) https://github.com/chriscoey/Hypatia.jl .
https: / / doi.org/ 10.1287 / ijoc.2022.1202
arXiv: 2005.01136
https:///github.com/chriscoey/Hypatia.jl
[27] Manual MOSEK ApS “The MOSEK Optimization Suite 10.0.40” (2023) https://docs.mosek.com/latest/intro/index.html.
https:///docs.mosek.com/latest/intro/index.html
[28] J. Löfberg “YALMIP: uma caixa de ferramentas para modelagem e otimização em MATLAB” Anais da Conferência CACSD 284–289 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1109 / CACSD.2004.1393890
[29] William K Wootters e Brian D Fields “Determinação de estado ideal por medições mutuamente imparciais” Annals of Physics 191, 363–381 (1989).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(89)90322-9
[30] Ingemar Bengtsson, Wojciech Bruzda, Åsa Ericsson, Jan-Åke Larsson, Wojciech Tadej e Karol Å»yczkowski, “Bases mutuamente imparciais e matrizes de Hadamard de ordem seis” Journal of Mathematical Physics 48, 052106 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2716990
[31] Ingemar Bengtsson “Três maneiras de olhar para bases mutuamente imparciais” AIP Conference Proceedings 889, 40–51 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2713445
[32] Jessica Bavaresco, Natalia Herrera Valencia, Claude Klöckl, Matej Pivoluska, Paul Erker, Nicolai Friis, Mehul Malik e Marcus Huber, “Medições em duas bases são suficientes para certificar emaranhamento de alta dimensão” Nature Physics 14, 1032–1037 (2018) .
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-018-0203-z
arXiv: 1709.07344
[33] Yeong Cherng Liang, Dagomir Kaszlikowski, Berthold-Georg Englert, Leong Chuan Kwek e CH Oh, “Criptografia quântica tomográfica” Physical Review A 68, 022324 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.68.022324
[34] Yongtao Zhanand Hoi-Kwong Lo “Distribuição de chave quântica baseada em tomografia” (2020).
arXiv: 2008.11628
[35] Alexey Tiranov, Sébastien Designolle, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Jonathan Lavoie, Nicolas Brunner, Mikael Afzelius, Marcus Huber e Nicolas Gisin, “Quantificação do emaranhamento multidimensional armazenado em um cristal” Physical Review A 96, 040303 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.040303
arXiv: 1609.05033
[36] Sebastian Ecker, Frédéric Bouchard, Lukas Bulla, Florian Brandt, Oskar Kohout, Fabian Steinlechner, Robert Fickler, Mehul Malik, Yelena Guryanova, Rupert Ursin e Marcus Huber, “Superando o ruído na distribuição de emaranhamento” Revisão física X 9, 041042 (2019) .
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.041042
arXiv: 1904.01552
[37] Lukas Bulla, Matej Pivoluska, Kristian Hjorth, Oskar Kohout, Jan Lang, Sebastian Ecker, Sebastian P. Neumann, Julius Bittermann, Robert Kindler, Marcus Huber, Martin Bohmann e Rupert Ursin, “Interferometria temporal não local para espaço quântico altamente resiliente Comunicação” Revisão Física X 13, 021001 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.13.021001
arXiv: 2204.07536
[38] Zdenek Hradil “Estimativa do estado quântico” Physical Review A 55, R1561 – R1564 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.R1561
[39] V. Bužek, R. Derka, G. Adam e PL Knight, “Reconstrução de estados quânticos de sistemas de spin: da inferência quântica bayesiana à tomografia quântica” Annals of Physics 266, 454–496 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1006 / aphy.1998.5802
[40] Rüdiger Schack, Todd A. Brun e Carlton M. Caves, “Regra de Quantum Bayes” Physical Review A 64, 014305 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.014305
[41] Robin Blume-Kohout “Estimativa ideal e confiável de estados quânticos” New Journal of Physics 12, 043034 (2010).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/4/043034
[42] Robin Blume-Kohout “Barras de erro robustas para tomografia quântica” (2012).
arXiv: 1202.5270
[43] Jiangwei Shang, Hui Khoon Ng, Arun Sehrawat, Xikun Li e Berthold-Georg Englert, “Regiões de erro ideais para estimativa de estado quântico” New Journal of Physics 15, 123026 (2013).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/12/123026
arXiv: 1302.4081
[44] Christopher Ferrie “Elipsóides de alta densidade posterior de estados quânticos” New Journal of Physics 16, 023006 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/2/023006
arXiv: 1310.1903
[45] Christopher Granade, Joshua Combes e DG Cory, “Tomografia Bayesiana Prática” New Journal of Physics 18, 033024 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/3/033024
arXiv: 1509.03770
[46] Lukas Bulla, Kristian Hjorth, Oskar Kohout, Jan Lang, Sebastian Ecker, Sebastian P. Neumann, Julius Bittermann, Robert Kindler, Marcus Huber, Martin Bohmann, Rupert Ursin e Matej Pivoluska, “Distribuição de emaranhamento genuíno de alta dimensão ao longo de 10.2 km de atmosfera metropolitana barulhenta” (2023).
arXiv: 2301.05724
[47] Natalia Herrera Valencia, Vatshal Srivastav, Matej Pivoluska, Marcus Huber, Nicolai Friis, Will McCutcheon e Mehul Malik, “Enredamento de pixels de alta dimensão: geração e certificação eficientes” Quantum 4, 376 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-12-24-376
arXiv: 2004.04994
[48] Jessica Bavaresco, Mio Murao e Marco Túlio Quintino, “Hierarquia estrita entre estratégias de ordem paralela, sequencial e de ordem causal indefinida para discriminação de canais” Physical Review Letters 127, 200504 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200504
arXiv: 2011.08300
[49] Hoi-Kwong Lo, Marcos Curty e Bing Qi, “Distribuição de chave quântica independente de dispositivo de medição” Cartas de revisão física 108, 130503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130503
arXiv: 1109.1473
[50] M. Lucamarini, ZL Yuan, JF Dynes e AJ Shields, “Superando o limite de taxa-distância da distribuição de chaves quânticas sem repetidores quânticos” Nature 557, 400–403 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0066-6
arXiv: 1811.06826
[51] Won-Young Hwang “Distribuição de Chave Quântica com Alta Perda: Rumo a uma Comunicação Global Segura” Cartas de Revisão Física 91, 057901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.057901
[52] Frederic Dupuis, Omar Fawzi e Renato Renner, "Acumulação de entropia" Communications in Mathematical Physics 379, 867–913 (2020).
https://doi.org/10.1007/s00220-020-03839-5
arXiv: 1607.01796
[53] Ian George, Jie Lin, Thomas van Himbeeck, Kun Fang e Norbert Lütkenhaus, “Análise de chave finita de distribuição de chave quântica com dispositivos caracterizados usando acumulação de entropia” (2022).
arXiv: 2203.06554
Citado por
[1] Simon Morelli, Marcus Huber e Armin Tavakoli, “Detecção de emaranhamento de alta dimensão com eficiência de recursos por meio de projeções simétricas”, arXiv: 2304.04274, (2023).
[2] Martin Sandfuchs, Marcus Haberland, V. Vilasini e Ramona Wolf, "Segurança da mudança de fase diferencial QKD a partir de princípios relativísticos", arXiv: 2301.11340, (2023).
[3] Oisín Faust e Hamza Fawzi, “Aproximações racionais de funções monótonas de operadores e funções convexas de operadores”, arXiv: 2305.12405, (2023).
As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2023-05-25 23:16:02). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.
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- visibilidade
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