1Institutet för kvantoptik och kvantinformation (IQOQI), Österrikiska vetenskapsakademin, Boltzmanngasse 3, 1090 Wien, Österrike
2Wien Center for Quantum Science and Technology, Atominstitut, TU Wien, 1020 Wien, Österrike
3Institutet för datavetenskap, Masaryk University, 602 00 Brno, Tjeckien
4Institutet för fysik, Slovakiska vetenskapsakademin, 845 11 Bratislava, Slovakien
Hitta det här uppsatsen intressant eller vill diskutera? Scite eller lämna en kommentar på SciRate.
Abstrakt
Att beräkna nyckelhastigheten i protokoll för kvantnyckeldistribution (QKD) är en långvarig utmaning. Analytiska metoder är begränsade till en handfull protokoll med mycket symmetriska mätbaser. Numeriska metoder kan hantera godtyckliga mätbaser, men använder antingen min-entropin, som ger en lös nedre gräns till von Neumann-entropin, eller förlitar sig på krångliga dedikerade algoritmer. Baserat på en nyligen upptäckt hierarki för semidefinite programmering (SDP) som konvergerar till den villkorliga von Neumann-entropin, som används för att beräkna de asymptotiska nyckelhastigheterna i det enhetsoberoende fallet, introducerar vi en SDP-hierarki som konvergerar till den asymptotiska hemliga nyckelhastigheten i fallet med karakteriserad enheter. Den resulterande algoritmen är effektiv, lätt att implementera och lätt att använda. Vi illustrerar dess prestanda genom att återställa kända gränser för nyckelräntan och utvidga högdimensionella QKD-protokoll till tidigare svårlösta fall. Vi använder den också för att analysera experimentella data för att visa hur högre styrräntor kan uppnås när hela statistiken beaktas.
► BibTeX-data
► Referenser
[1] Nicolas Gisin, Grégoire Ribordy, Wolfgang Tittel och Hugo Zbinden, "Quantum cryptography" 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 och Momtchil Peev, "The security of praktisk quantum key distribution" Reviews of Modern Physics 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 och Jian-Wei Pan, "Säker kvantnyckelfördelning med realistiska enheter" Recensioner av 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 och P. Wallden, "Advances in quantum cryptography" Advances in Optics and Photonics 12, 1012 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1364 / AOP.361502
arXiv: 1906.01645
[5] Charles H. Bennettand Gilles Brassard "Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing" Theoretical Computer Science 560, 7–11 (1984) (omtryck).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025
[6] Dagmar Bruß "Optimal Eavesdropping in Quantum Cryptography with Six States" Physical Review Letters 81, 3018–3021 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.81.3018
[7] Nicolas J. Cerf, Mohamed Bourennane, Anders Karlsson och Nicolas Gisin, "Säkerhet för kvantnyckeldistribution med $d$-nivåsystem" Physical Review Letters 88, 127902 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.88.127902
[8] Lana Sheridan och Valerio Scarani "Säkerhetsbevis för kvantnyckeldistribution med hjälp av qudit-system" Physical Review A 82, 030301(R) (2010).
https: / ⠀ </ ⠀ <doi.org/†<10.1103 / ⠀ <physreva.82.030301
arXiv: 1003.5464
[9] Robert König, Renato Renner och Christian Schaffner, "Den operativa betydelsen av min- och max-entropi" 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 och Valerio Scarani, "Mer slumpmässighet från samma data" 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 och J. Silman, "Att använda komplett mätstatistik för optimal enhetsoberoende slumpmässig utvärdering" 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 och Chrysoula Vlachou, "Quantum Key Distribution Overcoming Extreme Noise: Simultaneous Subspace Coding Using High-Dimensional Entanglement" Physical Review Applied 15, 034003 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevapplied.15.034003
arXiv: 2004.12824
[13] Yukun Wang, Ignatius William Primaatmaja, Emilien Lavie, Antonios Varvitsiotis och Charles Ci Wen Lim, "Karakterisera korrelationerna mellan förbereda-och-mäta kvantnätverk" 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 och Charles CW Lim, "Computing secure key rates for quantum cryptography with untrusted devices" npj Quantum Information 7, 158 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00494-z
arXiv: 1908.11372
[15] Adam Winick, Norbert Lütkenhaus och Patrick J. Coles, "Reliable numerical key rates for quantum key distribution" 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 och Henry Wolkowicz, "Robust Interior Point Method for Quantum Key Distribution Rate Computation" Quantum 6, 792 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-09-08-792
arXiv: 2104.03847
[17] Peter Brown, Hamza Fawzi och Omar Fawzi, "Enhetsoberoende nedre gränser för den villkorliga von Neumann-entropin" (2021).
arXiv: 2106.13692
[18] Miguel Navascués, Stefano Pironio och Antonio Acín, "En konvergent hierarki av semidefinita program som kännetecknar uppsättningen av kvantkorrelationer" 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 och M. Ardehali, "Efficient Quantum Key Distribution Scheme and a Proof of its Unconditional Security" Journal of Cryptology 18, 113–165 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s00145-004-0142-y
[20] Igor Devetak och Andreas Winter "Destillation av hemlig nyckel och förveckling från kvanttillstånd" 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 "Some Modified Matrix Eigenvalue Problems" SIAM Review 15, 318–334 (1973).
https: / / doi.org/ 10.1137 / 1015032
[22] Miguel Navascués, Gonzalo de la Torre och Tamás Vértesi, "Karakterisering av kvantkorrelationer med lokala dimensionsbegränsningar och dess enhetsoberoende tillämpningar" Fysisk granskning X 4, 011011 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.4.011011
arXiv: 1308.3410
[23] Dmitriy Drusvyatskiy och Henry Wolkowicz "The many faces of degeneracy in conic optimization" Foundations and Trends in Optimization 3, 77–170 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1561 / 2400000011
arXiv: 1706.03705
[24] Karin Gatermannand Pablo A. Parrilo "Symmetry groups, semidefinite programs, and sums of squares" Journal of Pure and Applied Algebra 192, 95–128 (2004).
https://doi.org/ 10.1016/j.jpaa.2003.12.011
[25] Jos F. Sturm "Using SeDuMi 1.02, A MATLAB toolbox for optimization over symmetrical cones" Optimization Methods and Software 11, 625–653 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 10556789908805766
https:///github.com/sqlp/sedumi
[26] Chris Coey, Lea Kapelevich och Juan Pablo Vielma, "Solving natural conic formulations with Hypatia.jl" INFORMERAR 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] MOSEK ApS “The MOSEK Optimization Suite 10.0.40” manual (2023) https:///docs.mosek.com/latest/intro/index.html.
https:///docs.mosek.com/latest/intro/index.html
[28] J. Löfberg “YALMIP: en verktygslåda för modellering och optimering i MATLAB” Proceedings of the CACSD Conference 284–289 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1109 / CACSD.2004.1393890
[29] William K Wootters och Brian D Fields "Optimal state-determination by mutually unbiased measurements" 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 och Karol Å»yczkowski, "Mutually unbiased bases and Hadamard matrices of order six" Journal of Mathematical Physics 48, 052106 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.2716990
[31] Ingemar Bengtsson ”Tre sätt att se på ömsesidigt opartiska baser” 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 och Marcus Huber, "Mätningar i två baser är tillräckliga för att certifiera högdimensionell intrassling" 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 och CH Oh, "Tomographic quantum cryptography" Physical Review A 68, 022324 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.68.022324
[34] Yongtao Zhanand Hoi-Kwong Lo "Tomografibaserad kvantnyckeldistribution" (2020).
arXiv: 2008.11628
[35] Alexey Tiranov, Sébastien Designolle, Emmanuel Zambrini Cruzeiro, Jonathan Lavoie, Nicolas Brunner, Mikael Afzelius, Marcus Huber och Nicolas Gisin, "Quantification of multidimensional entanglement stored in a crystal" 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 och Marcus Huber, "Overcoming Noise in Entanglement Distribution" Physical Review 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 och Rupert Ursin, ”Nonlocal Temporal Interferometry for Highly Resilient Free-Space Quantum Communication” Physical Review X 13, 021001 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.13.021001
arXiv: 2204.07536
[38] Zdenek Hradil "Quantum-state estimation" Fysisk granskning A 55, R1561–R1564 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.R1561
[39] V. Bužek, R. Derka, G. Adam och PL Knight, "Reconstruction of Quantum States of Spin Systems: From Quantum Bayesian Inference to Quantum Tomography" Annals of Physics 266, 454–496 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1006 / aphy.1998.5802
[40] Rüdiger Schack, Todd A. Brun och Carlton M. Caves, "Quantum Bayes rule" Physical Review A 64, 014305 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.014305
[41] Robin Blume-Kohout "Optimal, tillförlitlig uppskattning av kvanttillstånd" New Journal of Physics 12, 043034 (2010).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/12/4/043034
[42] Robin Blume-Kohout "Robusta felstaplar för kvanttomografi" (2012).
arXiv: 1202.5270
[43] Jiangwei Shang, Hui Khoon Ng, Arun Sehrawat, Xikun Li och Berthold-Georg Englert, "Optimal error regions for quantum state estimation" New Journal of Physics 15, 123026 (2013).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/15/12/123026
arXiv: 1302.4081
[44] Christopher Ferrie "High posterior density ellipsoids of quantum states" 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 och DG Cory, "Praktisk Bayesian tomography" 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 och Matej Pivoluska, “Distribution of genuine high-dimensional entanglement over 10.2 km av bullrig storstadsatmosfär” (2023).
arXiv: 2301.05724
[47] Natalia Herrera Valencia, Vatshal Srivastav, Matej Pivoluska, Marcus Huber, Nicolai Friis, Will McCutcheon och Mehul Malik, "High-Dimensional Pixel Entanglement: Efficient Generation and Certification" Quantum 4, 376 (2020).
https://doi.org/10.22331/q-2020-12-24-376
arXiv: 2004.04994
[48] Jessica Bavaresco, Mio Murao och Marco Túlio Quintino, "Strikt hierarki mellan parallella, sekventiella och obestämda kausala ordningsstrategier för kanaldiskriminering" Physical Review Letters 127, 200504 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.200504
arXiv: 2011.08300
[49] Hoi-Kwong Lo, Marcos Curty och Bing Qi, "Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution" Physical Review Letters 108, 130503 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.130503
arXiv: 1109.1473
[50] M. Lucamarini, ZL Yuan, JF Dynes och AJ Shields, "Att övervinna hastighets-distansgränsen för kvantnyckeldistribution utan kvantrepeterare" Nature 557, 400–403 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0066-6
arXiv: 1811.06826
[51] Won-Young Hwang "Quantum Key Distribution with High Loss: Toward Global Secure Communication" Physical Review Letters 91, 057901 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.91.057901
[52] Frederic Dupuis, Omar Fawzi och Renato Renner, "Entropy accumulation" 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 och Norbert Lütkenhaus, "Finite-Key Analysis of Quantum Key Distribution with Characterized Devices Using Entropy Accumulation" (2022).
arXiv: 2203.06554
Citerad av
[1] Simon Morelli, Marcus Huber och Armin Tavakoli, "Resurseffektiv högdimensionell intrasslingsdetektering via symmetriska projektioner", arXiv: 2304.04274, (2023).
[2] Martin Sandfuchs, Marcus Haberland, V. Vilasini och Ramona Wolf, "Security of differential phase shift QKD from relativistic principles", arXiv: 2301.11340, (2023).
[3] Oisín Faust och Hamza Fawzi, "Rationella approximationer av operatörens monotona och operatörens konvexa funktioner", arXiv: 2305.12405, (2023).
Ovanstående citat är från SAO / NASA ADS (senast uppdaterad framgångsrikt 2023-05-25 23:16:02). Listan kan vara ofullständig eftersom inte alla utgivare tillhandahåller lämpliga och fullständiga citatdata.
On Crossrefs citerade service Inga uppgifter om citerande verk hittades (sista försök 2023-05-25 23:16:00).
Detta papper publiceras i Quantum under Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) licens. Upphovsrätten kvarstår med de ursprungliga upphovsrättsinnehavarna som författarna eller deras institutioner.
- SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
- PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
- Minting the Future med Adryenn Ashley. Tillgång här.
- Köp och sälj aktier i PRE-IPO-företag med PREIPO®. Tillgång här.
- Källa: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-05-24-1019/
- :är
- :inte
- ][s
- 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
- ovan
- SAMMANDRAG
- Academy
- tillgång
- Konto
- ackumulering
- uppnås
- Adam
- framsteg
- anknytningar
- aip
- algoritm
- algoritmer
- Alla
- också
- an
- analys
- Analytisk
- och
- Andersen
- tillämpningar
- tillämpas
- cirka
- ÄR
- AS
- At
- Atmosfär
- österrikisk
- Författaren
- Författarna
- barer
- baserat
- Bayesian
- BE
- nedan
- mellan
- bing
- bunden
- Ha sönder
- Brian
- men
- by
- KAN
- Vid
- fall
- Centrum
- certifiering
- utmanar
- Kanal
- känne
- Charles
- chris
- Christopher
- nära
- Kodning
- Coin
- kommentar
- Commons
- Kommunikation
- Trygghet i vårdförloppet
- fullborda
- beräkning
- dator
- Datavetenskap
- databehandling
- Konferens
- begränsningar
- konvergerande
- Konvex
- upphovsrätt
- kryptografi
- Kristall
- tjeckiska
- datum
- dedicerad
- demonstrera
- Den
- densitet
- Detektering
- anordning
- enheter
- Dimensionera
- dimensioner
- upptäckt
- diskriminering
- diskutera
- fördelning
- lätt
- effektiv
- antingen
- Ericsson
- fel
- Eter (ETH)
- utvärdering
- existerar
- sträcker
- extrem
- ytorna
- Fält
- För
- hittade
- Stiftelser
- fritt utrymme
- från
- full
- funktioner
- generering
- verklig
- George
- Gilles
- ger
- Välgörenhet
- Gruppens
- näve
- hantera
- Harvard
- henry
- hierarkin
- Hög
- högre
- höggradigt
- hållare
- Hur ser din drömresa ut
- html
- HTTPS
- hugo
- IEEE
- bild
- genomföra
- in
- oberoende
- informationen
- institutioner
- intressant
- interiör
- Internationell
- in
- införa
- IT
- DESS
- jan
- JavaScript
- Jian-Wei Pan
- JL
- tidskriften
- Julius
- Nyckel
- Knight
- känd
- LÅNG
- Efternamn
- Lämna
- li
- Licens
- BEGRÄNSA
- Begränsad
- Lin
- Lista
- lokal
- london
- Lång
- se
- förlust
- manuell
- många
- ram
- Marcus
- Martin
- matematisk
- Matris
- max-bredd
- Maj..
- betyder
- mätning
- mätningar
- mätning
- metod
- metoder
- modellering
- Modern Konst
- modifierad
- Mohamed
- Månad
- ömsesidigt
- Natural
- Natur
- nätverk
- Nya
- Nicolas
- Nej
- Brus
- of
- oh
- on
- endast
- öppet
- operativa
- Operatören
- optik
- Optik och fotonik
- optimala
- optimering
- or
- beställa
- ursprungliga
- vår
- över
- PANORERA
- Papper
- Parallell
- patrick
- paul
- prestanda
- Peter
- fas
- fysisk
- Fysik
- pixel
- plato
- Platon Data Intelligence
- PlatonData
- Punkt
- Praktisk
- tidigare
- Principerna
- problem
- förfaranden
- Programmering
- Program
- utsprång
- bevis
- protokoll
- protokoll
- ge
- allmän
- Public Key
- publicerade
- utgivare
- förlag
- Qi
- Quantum
- kvantkryptografi
- kvantinformation
- kvantnätverk
- Kvantoptik
- slumpmässighet
- Betygsätta
- rates
- Rationell
- realistisk
- nyligen
- återhämta
- referenser
- regioner
- pålitlig
- förlita
- resterna
- elastisk
- resultera
- resulterande
- översyn
- Omdömen
- ROBERT
- robin
- rund
- kungliga
- Regel
- s
- Samma
- ordningen
- Vetenskap
- Vetenskap och teknik
- VETENSKAPER
- SDP
- Secret
- säkra
- säkerhet
- Serier
- Serie A
- in
- skifta
- siam
- Simon
- samtidig
- SEX
- Samhället
- Mjukvara
- Snurra
- kvadrater
- Ange
- Stater
- statistik
- lagras
- strategier
- Framgångsrikt
- sådana
- tillräcklig
- lämplig
- svit
- System
- tagen
- Teknologi
- den där
- Smakämnen
- deras
- teoretiska
- Teorin
- detta
- trodde
- Titel
- till
- Verktygslåda
- mot
- Transaktioner
- Trender
- två
- ovillkorlig
- under
- universitet
- uppdaterad
- URL
- användning
- Begagnade
- med hjälp av
- Kontra
- via
- synlighet
- volym
- av
- W
- vill
- var
- sätt
- we
- när
- som
- medan
- kommer
- Vinter
- med
- utan
- Varg
- fungerar
- skulle
- X
- år
- Yuan
- zephyrnet