1Институт квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI), Австрийская академия наук, Boltzmanngasse 3, 1090 Вена, Австрия
2Венский центр квантовой науки и технологий, Atominstitut, TU Wien, 1020 Вена, Австрия
3Институт компьютерных наук Масариковского университета, 602 00 Брно, Чехия
4Институт физики Словацкой академии наук, 845 11 Братислава, Словакия
Находите эту статью интересной или хотите обсудить? Scite или оставить комментарий на SciRate.
Абстрактные
Вычисление ключевой скорости в протоколах квантового распределения ключей (QKD) является давней проблемой. Аналитические методы ограничены несколькими протоколами с высокосимметричными базами измерений. Численные методы могут обрабатывать произвольные базы измерений, но либо используют минимальную энтропию, которая дает неопределенную нижнюю границу энтропии фон Неймана, либо полагаются на громоздкие специальные алгоритмы. На основе недавно открытой иерархии полуопределенного программирования (SDP), сходящейся к условной энтропии фон Неймана, используемой для вычисления асимптотических ключевых скоростей в случае аппаратно-независимого случая, мы вводим иерархию SDP, которая сходится к асимптотической скорости секретного ключа в случае охарактеризованных устройства. Полученный алгоритм эффективен, прост в реализации и использовании. Мы иллюстрируем его эффективность, восстанавливая известные границы ключевой скорости и расширяя протоколы QKD высокой размерности на ранее неразрешимые случаи. Мы также используем его для повторного анализа экспериментальных данных, чтобы продемонстрировать, как можно достичь более высоких ключевых ставок, если принять во внимание полную статистику.
► Данные BibTeX
► Рекомендации
[1] Николя Жизен, Грегуар Риборди, Вольфганг Титтель и Хьюго Збинден, «Квантовая криптография». Обзоры современной физики 74, 145–195 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.74.145
[2] Валерио Скарани, Хелле Бехманн-Паскуинуччи, Николас Дж. Серф, Милослав Душек, Норберт Люткенхаус и Момчил Пеев, «Безопасность практического квантового распределения ключей» Reviews of Modern Physics 81, 1301–1350 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.1301
Arxiv: 0802.4155
[3] Фейху Сюй, Сюнфэн Ма, Цян Чжан, Хой-Квонг Ло и Цзянь-Вэй Пан, «Безопасное распределение квантовых ключей с помощью реалистичных устройств». Обзоры современной физики 92, 025002 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.025002
Arxiv: 1903.09051
[4] С. Пирандола, У.Л. Андерсен, Л. Банки, М. Берта, Д. Бунандар, Р. Колбек, Д. Энглунд, Т. Геринг, К. Лупо, К. Оттавиани, Х. Л. Перейра, М. Разави, Дж. Шамсул Шаари , М. Томамичел, В. К. Усенко, Г. Валлоне, П. Виллорези и П. Уоллден, «Достижения в квантовой криптографии» «Достижения в оптике и фотонике» 12, 1012 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1364 / AOP.361502
Arxiv: 1906.01645
[5] Чарльз Х. Беннет и Жиль Брассар «Квантовая криптография: распределение открытых ключей и подбрасывание монеты» Theoretical Computer Science 560, 7–11 (1984) (переиздание).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
[6] Дагмар Брус «Оптимальное подслушивание в квантовой криптографии с шестью состояниями», Physical Review Letters 81, 3018–3021 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.3018
[7] Николя Дж. Серф, Мохамед Буреннан, Андерс Карлссон и Николя Гизин, «Безопасность распределения квантовых ключей с использованием систем $d$-уровня», Physical Review Letters 88, 127902 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.88.127902
[8] Лана Шеридан и Валерио Скарани «Доказательство безопасности квантового распределения ключей с использованием систем qudit» Physical Review A 82, 030301(R) (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.82.030301
Arxiv: 1003.5464
[9] Роберт Кениг, Ренато Реннер и Кристиан Шаффнер, «Операционное значение минимальной и максимальной энтропии», IEEE Transactions on Information Theory 55, 4337–4347 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2025545
Arxiv: 0807.1338
[10] Жан-Даниэль Банкаль, Лана Шеридан и Валерио Скарани, «Больше случайности из тех же данных», New Journal of Physics 16, 033011 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/3/033011
Arxiv: 1309.3894
[11] О. Нието-Сильерас, С. Пиронио и Дж. Силман, «Использование полной статистики измерений для оптимальной независимой от устройства оценки случайности», Новый журнал физики, 16, 013035 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/1/013035
Arxiv: 1309.3930
[12] Мирдит Дода, Маркус Хубер, Глаусия Мурта, Матей Пиволуска, Мартин Плеш и Хрисула Влачу, «Квантовое распределение ключей, преодолевающее экстремальный шум: одновременное подпространственное кодирование с использованием многомерной запутанности», Physical Review Applied 15, 034003 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevapplied.15.034003
Arxiv: 2004.12824
[13] Юкун Ван, Игнатиус Уильям Примаатмая, Эмильен Лави, Антониос Варвициотис и Чарльз Си Вен Лим, «Характеристика корреляций квантовых сетей подготовки и измерения» npj Quantum Information 5, 17 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0133-3
Arxiv: 1803.04796
[14] Эрнест Ю. З. Тан, Рене Швоннек, Кун Тонг Го, Игнатиус Уильям Примаатмая и Чарльз К. В. Лим, «Вычисление безопасных значений ключей для квантовой криптографии с использованием ненадежных устройств», npj Quantum Information 7, 158 (2021).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00494-г
Arxiv: 1908.11372
[15] Адам Виник, Норберт Люткенхаус и Патрик Дж. Коулз, «Надежные числовые ключевые ставки для квантового распределения ключей», Quantum 2, 77 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-07-26-77
Arxiv: 1710.05511
[16] Хао Ху, Джиён Им, Цзе Линь, Норберт Люткенхаус и Генри Волкович, «Надежный метод внутренних точек для расчета скорости распределения квантовых ключей», Quantum 6, 792 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-09-08-792
Arxiv: 2104.03847
[17] Питер Браун, Хамза Фаузи и Омар Фаузи, «Независимые от устройства нижние границы условной энтропии фон Неймана» (2021).
Arxiv: 2106.13692
[18] Мигель Наваскуес, Стефано Пиронио и Антонио Асин, «Сходящаяся иерархия полуопределенных программ, характеризующих набор квантовых корреляций», New Journal of Physics 10, 073013 (2008).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/10/7/073013
Arxiv: 0803.4290
[19] Хой-Квонг Ло, Х. Ф. Чау и М. Ардехали, «Эффективная схема распределения квантовых ключей и доказательство ее безусловной безопасности», Journal of Cryptology 18, 113–165 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00145-004-0142-й
[20] Игорь Деветак и Андреас Винтер «Дистилляция секретного ключа и запутанность квантовых состояний» Труды Лондонского королевского общества, серия A 461, 207–235 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372
[21] Джин Х. Голуб «Некоторые проблемы с собственными значениями модифицированной матрицы», SIAM Review 15, 318–334 (1973).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1015032
[22] Мигель Наваскес, Гонсало де ла Торре и Тамас Вертези, «Характеристика квантовых корреляций с ограничениями локальных размеров и их аппаратно-независимые приложения», Physical Review X 4, 011011 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.4.011011
Arxiv: 1308.3410
[23] Дмитрий Друсвятский и Генри Волкович «Многоликое вырождение в конической оптимизации» Основы и тенденции оптимизации 3, 77–170 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1561 / 2400000011
Arxiv: 1706.03705
[24] Карин Гатерманн и Пабло А. Паррило «Группы симметрии, полуопределенные программы и суммы квадратов» Журнал чистой и прикладной алгебры 192, 95–128 (2004).
https:///doi.org/10.1016/j.jpaa.2003.12.011
[25] Йос Ф. Штурм «Использование SeDuMi 1.02, набора инструментов MATLAB для оптимизации по симметричным конусам» Optimization Methods and Software 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766
https://github.com/sqlp/sedumi
[26] Крис Коуи, Леа Капелевич и Хуан Пабло Вильма, «Решение естественных конических формулировок с помощью Hypatia.jl» Журнал INFORMS 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] Руководство MOSEK ApS «The MOSEK Optimization Suite 10.0.40» (2023 г.) https:///docs.mosek.com/latest/intro/index.html.
https://docs.mosek.com/latest/intro/index.html
[28] Дж. Лёфберг «YALMIP: набор инструментов для моделирования и оптимизации в MATLAB» Материалы конференции CACSD 284–289 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1109 / CACSD.2004.1393890
[29] Уильям К. Вуттерсанд Брайан Д. Филдс «Определение оптимального состояния посредством взаимно несмещенных измерений» Annals of Physics 191, 363–381 (1989).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(89)90322-9
[30] Ингемар Бенгтссон, Войцех Брузда, Оса Эрикссон, Ян-Оке Ларссон, Войцех Тадей и Кароль Ойчковски, «Взаимно несмещенные базисы и матрицы Адамара шестого порядка» Журнал математической физики 48, 052106 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2716990
[31] Ингемар Бенгтссон «Три способа взглянуть на взаимно беспристрастные базы», Материалы конференции AIP 889, 40–51 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2713445
[32] Джессика Бавареско, Наталья Эррера Валенсия, Клод Клекль, Матей Пиволуска, Пол Эркер, Николай Фриис, Мехул Малик и Маркус Хубер, «Измерения в двух базах достаточны для подтверждения многомерной запутанности» Nature Physics 14, 1032–1037 (2018) .
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-018-0203-г
Arxiv: 1709.07344
[33] Йеонг Чернг Лян, Дагомир Кашликовски, Бертольд-Георг Энглерт, Леонг Чуан Квек и Ч. О, «Томографическая квантовая криптография», Physical Review A 68, 022324 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.68.022324
[34] Юнтао Жананд Хой-Квонг Ло «Квантовое распределение ключей на основе томографии» (2020).
Arxiv: 2008.11628
[35] Алексей Тиранов, Себастьен Дизайноль, Эммануэль Замбрини Крузейро, Джонатан Лавуа, Николас Бруннер, Микаэль Афцелиус, Маркус Хубер и Николя Жизен, «Количественная оценка многомерной запутанности, хранящейся в кристалле», Physical Review A 96, 040303 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.96.040303
Arxiv: 1609.05033
[36] Себастьян Эккер, Фредерик Бушар, Лукас Булла, Флориан Брандт, Оскар Когоут, Фабиан Штайнлехнер, Роберт Фиклер, Мехул Малик, Елена Гурьянова, Руперт Урсин и Маркус Хубер, «Преодоление шума в распределении запутанности», Physical Review X 9, 041042 (2019) .
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.9.041042
Arxiv: 1904.01552
[37] Лукас Булла, Матей Пиволуска, Кристиан Хьорт, Оскар Когоут, Ян Ланг, Себастьян Эккер, Себастьян П. Нейман, Юлиус Биттерманн, Роберт Киндлер, Маркус Хубер, Мартин Боманн и Руперт Урсин, «Нелокальная временная интерферометрия для высокоустойчивых квантов свободного пространства» Связь» Physical Review X 13, 021001 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.13.021001
Arxiv: 2204.07536
[38] Зденек Градил «Оценка квантового состояния» Physical Review A 55, R1561–R1564 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.R1561
[39] В. Бужек, Р. Дерка, Г. Адам и П. Л. Найт, «Реконструкция квантовых состояний спиновых систем: от квантового байесовского вывода к квантовой томографии», Annals of Physics 266, 454–496 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1006 / aphy.1998.5802
[40] Рюдигер Шак, Тодд А. Брун и Карлтон М. Кейвс, «Квантовое правило Байеса», Physical Review A 64, 014305 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.014305
[41] Робин Блюм-Кохут «Оптимальная и надежная оценка квантовых состояний» New Journal of Physics 12, 043034 (2010).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/4/043034
[42] Робин Блюм-Кохут «Надежные шкалы ошибок для квантовой томографии» (2012).
Arxiv: 1202.5270
[43] Цзянвэй Шан, Хуэй Кхун Нг, Арун Сехрават, Ксикун Ли и Бертольд-Георг Энглерт, «Оптимальные области ошибок для оценки квантового состояния», New Journal of Physics 15, 123026 (2013).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/12/123026
Arxiv: 1302.4081
[44] Кристофер Ферри «Эллипсоиды квантовых состояний с высокой апостериорной плотностью» New Journal of Physics 16, 023006 (2014).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/16/2/023006
Arxiv: 1310.1903
[45] Кристофер Гранад, Джошуа Комбс и Д.Г. Кори, «Практическая байесовская томография», New Journal of Physics 18, 033024 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/3/033024
Arxiv: 1509.03770
[46] Лукас Булла, Кристиан Хьорт, Оскар Когоут, Ян Ланг, Себастьян Эккер, Себастьян П. Нейман, Юлиус Биттерманн, Роберт Киндлер, Маркус Хубер, Мартин Боманн, Руперт Урсин и Матей Пиволуска, «Распределение истинной многомерной запутанности на расстоянии 10.2 км». шумной столичной атмосферы» (2023).
Arxiv: 2301.05724
[47] Наталья Эррера Валенсия, Ватшал Шривастав, Матей Пиволуска, Маркус Хубер, Николай Фриис, Уилл Маккатчеон и Мехул Малик, «Высокомерная запутанность пикселей: эффективное создание и сертификация», Quantum 4, 376 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-12-24-376
Arxiv: 2004.04994
[48] Джессика Бавареско, Мио Мурао и Марко Тулио Кинтино, «Строгая иерархия между параллельными, последовательными стратегиями и стратегиями неопределенного причинно-следственного порядка для дискриминации каналов», Physical Review Letters 127, 200504 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200504
Arxiv: 2011.08300
[49] Хой-Квонг Ло, Маркос Керти и Бинг Ци, «Распределение квантовых ключей, независимое от измерительного устройства», Physical Review Letters 108, 130503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130503
Arxiv: 1109.1473
[50] М. Лукамарини, З.Л. Юань, Дж. Ф. Дайнс и А. Дж. Шилдс, «Преодоление предела скорости и расстояния квантового распределения ключей без квантовых повторителей», Nature 557, 400–403 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0066-6
Arxiv: 1811.06826
[51] Вон-Ён Хван «Квантовое распределение ключей с большими потерями: на пути к глобальной безопасной связи» Physical Review Letters 91, 057901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.057901
[52] Фредерик Дюпюи, Омар Фаузи и Ренато Реннер, «Накопление энтропии», сообщения по математической физике 379, 867–913 (2020).
https://doi.org/10.1007/s00220-020-03839-5
Arxiv: 1607.01796
[53] Ян Джордж, Цзе Линь, Томас ван Химбек, Кун Фанг и Норберт Люткенхаус, «Анализ распределения квантовых ключей с использованием конечных ключей с использованием характеризованных устройств с использованием накопления энтропии» (2022).
Arxiv: 2203.06554
Цитируется
[1] Саймон Морелли, Маркус Хубер и Армин Таваколи, «Ресурсоэффективное обнаружение многомерной запутанности с помощью симметричных проекций», Arxiv: 2304.04274, (2023).
[2] Мартин Сандфукс, Маркус Хаберланд, В. Виласини и Рамона Вольф, «Надежность КРК с дифференциальным фазовым сдвигом на основе релятивистских принципов», Arxiv: 2301.11340, (2023).
[3] Ойсин Фауст и Хамза Фаузи, «Рациональные аппроксимации операторно-монотонных и операторно-выпуклых функций», Arxiv: 2305.12405, (2023).
Приведенные цитаты из САО / НАСА ADS (последнее обновление успешно 2023-05-25 23:16:02). Список может быть неполным, поскольку не все издатели предоставляют подходящие и полные данные о цитировании.
On Цитируемый сервис Crossref Данные о цитировании работ не найдены (последняя попытка 2023-05-25 23:16:00).
Эта статья опубликована в Quantum под Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) лицензия. Авторское право остается за первоначальными правообладателями, такими как авторы или их учреждения.
- SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
- ПлатонАйСтрим. Анализ данных Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
- Чеканка будущего с Эдриенн Эшли. Доступ здесь.
- Покупайте и продавайте акции компаний PREIPO® с помощью PREIPO®. Доступ здесь.
- Источник: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-24-1019/
- :является
- :нет
- ][п
- 1
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15%
- 17
- 1998
- 1999
- 20
- 2001
- 2005
- 2011
- 2012
- 2013
- 2014
- 2016
- 2017
- 2018
- 2019
- 2020
- 2021
- 2022
- 2023
- 22
- 23
- 24
- 26
- 27
- 28
- 30
- 39
- 40
- 49
- 50
- 7
- 77
- 8
- 9
- 91
- a
- выше
- АБСТРАКТ НАЯ
- Академия
- доступ
- Учетная запись
- накопление
- достигнутый
- Адам
- авансы
- принадлежность
- AIP
- алгоритм
- алгоритмы
- Все
- Также
- an
- анализ
- Аналитические фармацевтические услуги
- и
- Андерсен
- Приложения
- прикладной
- примерно
- МЫ
- AS
- At
- Атмосфера
- австрийский
- автор
- Авторы
- бары
- основанный
- байесовский
- BE
- ниже
- между
- Bing
- связанный
- Ломать
- Брайан
- но
- by
- CAN
- случаев
- случаев
- Центр
- Сертификация
- вызов
- Канал
- отличающийся
- Чарльз
- Крис
- Кристофер
- тесно
- Кодирование
- Монета
- комментарий
- Commons
- Связь
- Связь
- полный
- вычисление
- компьютер
- Информатика
- вычисление
- Конференция
- ограничения
- сходящийся
- выпуклость
- авторское право
- криптография
- Crystal
- Чешский
- данным
- преданный
- демонстрировать
- Это
- плотность
- обнаружение
- устройство
- Устройства
- Размеры
- размеры
- открытый
- дискриминация
- обсуждать
- распределение
- легко
- эффективный
- или
- Ericsson
- ошибка
- Эфир (ETH)
- оценка
- существовать
- простирающийся
- экстремальный
- лица
- Поля
- Что касается
- найденный
- Устои
- свободное место
- от
- полный
- Функции
- поколение
- подлинный
- Юрий
- жилль
- дает
- Глобальный
- Группы
- горсть
- обрабатывать
- Гарвардский
- Генри
- иерархия
- High
- высший
- очень
- держатели
- Как
- HTML
- HTTPS
- Хьюго
- IEEE
- изображение
- осуществлять
- in
- независимые
- информация
- учреждения
- интересный
- интерьер
- Мультиязычность
- в
- вводить
- IT
- ЕГО
- Января
- JavaScript
- Цзянь-Вэй Пан
- JL
- журнал
- Джулиус
- Основные
- Рыцарь
- известный
- ДЛИННЫЙ
- Фамилия
- Оставлять
- li
- Лицензия
- ОГРАНИЧЕНИЯ
- Ограниченный
- лин
- Список
- локальным
- Лондон
- Длинное
- посмотреть
- от
- руководство
- многих
- Марко
- Маркус
- Мартин
- математический
- матрица
- макс-ширина
- Май..
- смысл
- измерение
- размеры
- измерение
- метод
- методы
- моделирование
- Модерн
- модифицировало
- Mohamed
- Месяц
- взаимно
- натуральный
- природа
- сетей
- Новые
- никола
- нет
- Шум
- of
- oh
- on
- только
- открытый
- оперативный
- оператор
- оптика
- Оптика и фотоника
- оптимальный
- оптимизация
- or
- заказ
- оригинал
- наши
- за
- PAN
- бумага & картон
- Параллельные
- Патрик
- Пол
- производительность
- Питер
- фаза
- физический
- Физика
- Pixel
- Платон
- Платон Интеллектуальные данные
- ПлатонДанные
- Точка
- практическое
- предварительно
- Принципы
- проблемам
- Производство
- Программирование
- Программы
- Прогнозы
- доказательство
- протокол
- протоколы
- обеспечивать
- что такое варган?
- публичный ключ
- опубликованный
- издатель
- Издатели
- Qi
- Квантовый
- квантовая криптография
- квантовая информация
- квантовые сети
- Квантовая оптика
- хаотичность
- Обменный курс
- Стоимость
- Рациональный
- реалистичный
- недавно
- Я выздоровела
- Рекомендации
- районы
- складская
- полагаться
- остатки
- упругий
- результат
- в результате
- обзоре
- Отзывы
- РОБЕРТ
- Робин
- год
- королевский
- Правило
- s
- то же
- схема
- Наука
- Наука и технологии
- НАУКА
- SDP
- Secret
- безопасный
- безопасность
- Серии
- Серия A
- набор
- сдвиг
- Сиам
- Саймон
- одновременный
- ШЕСТЬ
- Общество
- Software
- Вращение
- квадраты
- Область
- Области
- статистика
- хранить
- стратегий
- Успешно
- такие
- достаточный
- подходящее
- suite
- системы
- приняты
- Технологии
- который
- Ассоциация
- их
- теоретический
- теория
- этой
- мысль
- Название
- в
- Ящик для инструментов
- к
- Сделки
- Тенденции
- два
- безусловный
- под
- Университет
- обновление
- URL
- использование
- используемый
- через
- Против
- с помощью
- видимость
- объем
- из
- W
- хотеть
- законопроект
- способы
- we
- когда
- который
- в то время как
- будете
- Зима
- без
- Волк
- работает
- бы
- X
- год
- юань
- зефирнет