Provably-Secure and High-Rate Quantum Key Distribution with Time-Bin Qudits
传统密码系统的安全性在即将到来的量子计算机时代受到威胁。量子密钥分发（QKD）具有已被证明的安全性，是一种很有前途的量子安全密码解决方案。虽然光纤上的原型QKD系统已经被证明了多年，但密钥生成速率仍然比当前的经典通信系统低几个数量级。在努力实现具有改进的密钥生成速率的商业上可行的QKD系统中，我们开发了一种基于时间仓量子光子态的离散变量QKD系统，该系统能够在大城市距离内以每秒兆比特（Mbps）的速率生成可证明安全的加密密钥。我们使用高维量子态，每个接收到的光子传输一个以上的秘密比特，减轻探测器饱和效应的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）在我们的系统中采用的功能非常高的检测效率（超过70%）和低定时抖动（小于40 ps）。我们的系统是使用商业现成的组件构建的，所采用的协议可以很容易地扩展到自由空间量子信道。通过提取密钥的安全性分析，确保所演示的协议是强大的，对相干攻击，有限大小的影响，并在我们的系统中确定了广泛的实验缺陷。
2017-09-18 quant-ph
Quantum information masking of an arbitrary qudit can be realized in multipartite lower dimensional systems
量子信息掩蔽是一种对子系统隐藏原始量子信息并将其传播到量子关联上的协议，它适用于除二分系统之外的多分系统。本文研究了多体情形下的量子信息掩蔽问题，证明了所有的k能级量子态都可以被掩蔽到一个局部维数d < k且k的上界比量子单例界更紧的m量子系统（m > 4）中.为了直观地观察掩蔽过程，提供了明确控制的操作。我们的方案很好地展示了多体量子系统之间丰富的量子关联，在量子信息处理的安全性方面具有潜在的应用价值。
2022-10-08 quant-ph
Qutrit Dichromatic Calculus and Its Universality
本文介绍了一种适用于Qutrit系统的二色性演算（RG）。我们表明，qutrit阿达玛门的分解是非唯一的，不能从二色演算推导。作为二色性演算的一个应用，我们描述了一个单量子数的量子算法。当d > 2时，由于不容易将任意d × d幺正矩阵分解为Z和X相位门，因此证明量子ZX演算在量子力学中的普适性是非常困难的.对Ranchin的普适性证明构造了一个反例，并利用Lie理论证明了qudit ZX演算包含所有的单qudit么正变换，这意味着qudit ZX演算（其中qutrit双色演算为特例）对量子力学是普适的.
2014-12-30 quant-ph
Depicting qudit quantum mechanics and mutually unbiased qudit theories
我们将ZX演算推广到二维以上的量子系统。由此产生的微积分是健全的和通用的量子力学。我们定义了一个相互无偏量子理论的概念，并详细研究了这些理论的两个具体实例：量子稳定剂量子力学和Spekkens-Schreiber玩具理论。该演算使我们能够分析量子比特稳定器量子力学的结构，并提供了一个量子比特稳定器理论的几何图形，推广了量子比特稳定器量子力学的布洛赫球图形。我们还使用我们的框架来描述概括的Spekkens玩具理论更高维的系统。这给出了一个新的证明，qudit稳定剂量子力学和Spekkens-Schreiber玩具理论的dits在三维操作等价。量子比特图演算是研究量子基础、理解量子比特与量子量子力学之间关系的有效工具，为量子信息协议提供了一种新颖的、高层次的描述。
2014-12-30 quant-ph
Review on qudits production and their application to Quantum Communication and Studies on Local Realism
在高维希尔伯特空间（其逻辑基态被称为量子比特，类似于二维量子比特）中的编码为量子信息应用和量子力学基础的研究提供了各种优势。本文介绍量子力学的基本概念，综述量子力学在量子通信和局域实在论研究中的应用，并介绍近年来实现量子力学的一些实验。更多细节：在一个简短的介绍之后，我们将考虑用qudits测试局域实在论的优点，讨论3-4维的情况（最大和非最大纠缠），然后扩展到任意维。然后，我们将讨论量子通信中使用qudits的理论结果，概括了量子密钥分发协议中更大安全性的结果（再次单独考虑qudits，ququatats和推广到任意维）。最后，我们将介绍到目前为止所进行的实验，以生产量子光学qudits和它们的应用。特别是，我们将提到基于干涉设置，轨道角动量纠缠和双光子偏振的计划。最后，我们将总结什么是超纠缠及其应用。
2007-11-16 quant-ph
A Graphical Calculus for Quantum Computing with Multiple Qudits using Generalized Clifford Algebras
该研究基于前期代数框架构建了广义Clifford代数下多qudit量子计算的图形演算，证明了其核心性质，解决了相关公开问题，并验证了其中辫子算子用于量子计算实现的可行性。
2025-11-09 quant-ph
Qudit-Basis Universal Quantum Computation using $χ^{(2)}$ Interactions
我们证明了在$n$ -泵浦光子子空间的任意$(n+1)$维量子基中，仅用线性光学和$χ^{(2)}$（三波混频）相互作用就可以实现普适量子计算.首先，我们展示了一个严格的通用门设置的量子比特基的单泵浦光子子空间。接下来，我们证明了qutri基的普适性，证明$χ^{(2)}$哈密顿算子和光子数算子在双泵浦光子子空间中生成完整的$\mathfrak{u}(3)$李代数，并展示了qutri控制的$Z$门如何仅用线性光学和$χ^{(2)}$相互作用来实现。然后，我们使用归纳证明，以获得我们的一般qudit结果。我们的归纳证明依赖于相干光子注入/减法，一种由编码模式和辅助模式之间的$χ^{(2)}$相互作用实现的技术。最后，我们表明相干光子注入不仅仅是一个概念性的工具，因为它提供了一条从单光子Fock态制备高光子数Fock态的途径。
2018-03-12 quant-ph
A non-anyonic qudit ZW-calculus
ZW演算是一种用于纯量子位量子计算的图形化语言。通过对ZW-演算完备性的转化，得到了ZX-演算完备性的第一个证明。量子比特ZW演算（任意量子比特ZW演算）的d级推广已经在[Hadzihasanovic 2017]中给出，它对于纯量子比特量子计算是通用的。然而，在这种类型的ZW-演算中，W蜘蛛的解释涉及所谓的q-二项式系数，从而使得计算相当复杂。本文给出了一种新的量子比特ZW演算，它具有类似于量子比特ZW演算的生成元和重写规则。特别是，Z蜘蛛与[Wang 2021]中给出的qudit ZX-演算完全相同，而新的W蜘蛛作为线性映射的解释要简单得多。此外，我们建立了这个量子ZW-演算和量子ZX-演算之间的一个转换，它是普适的，如[Wang 2021]所示，因此这个量子ZW-演算对于纯量子量子计算也是普适的。
2021-10-12 quant-ph
Entanglement distance for arbitrary $M$-qudit hybrid systems
量子霸权的实现推动了对量子信息的强大媒介的需求。在这项任务中，更高维度的量子表现出显着的抗噪能力和增强的安全性，适用于量子密钥分发应用。然而，为了利用这种状态的优势，我们需要彻底描述它们的纠缠。在这里，我们提出了一种纠缠度，可以计算的$M$ -量子混合系统的纯态和混合态。纠缠措施是基于从一个适应的应用程序的Fubini研究度量的距离。这个措施是不变的地方酉变换，并有一个明确的可计算的表达式，我们得出。在$M$ -量子比特系统的特定情况下，该测量假设对无限接近状态之间的最小距离的障碍的物理解释。最后，我们通过度量张量的本征值分析来量化纠缠态的鲁棒性。
2020-03-11 quant-ph
Deterministic unitary operations on time-bin qudits for quantum communication
我们第一次展示了如何使用当前技术可用的纤维光学组件来实现在单光子脉冲中编码的时间仓量子比特上的确定性酉操作。我们还将这一结果推广到时间仓qudits，即$d$级系统上的操作，并表明这可以有效地使用2 $\times$ 2分束器和相位调制器来完成。强调了实验量子通信的重要好处。这项工作展示了如何弥合目前的原理证明演示和完整的确定性实验之间的差距。
2006-08-23 quant-ph
High efficiency controlled quantum secure direct communication with 4D qudits and Grover search algorithm
School of Physical and Electronic Sciences, Guangxi Minzu University（广西民族大学物理与电子科学学院）
本研究提出基于四维qudit和Grover算法的高效受控量子安全直传通信协议，通过三方解码机制和伪装光子认证实现高效率和高安全性。
2025-12-17 quant-ph
A Review of Galois Qudits
Center for Theoretical Physics — a Leinweber Institute, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院莱因韦伯理论物理中心）
本文综述了伽罗华四维量子系统，探讨了其与模运算四维量子系统的区别，以及如何利用更大的四维量子系统数学工具来构建更小的四维量子系统，重点介绍了伽罗华四维量子系统在构造具有有用性质的量子纠错码中的应用。
2026-05-18 quant-ph
Covariant feedback Control of arbitrary qudit state against Depolarizing Noise is impossible
在本文中，我们证明了不可能构造出一个以校正加在未知量子比特上的信道噪声为目标的共变量子反馈控制器。证明是基于寻找最佳的量子控制协议，它证明了不存在更好的% \textit{Complete Positive Trace %Preserving}（CPTP）映射完全的正和协变量子操作，提供了更高的保真度比平凡的身份运营商。并将研究结果推广到两体纠缠纯态。
2008-11-20 quant-ph
Outcome determinism in measurement-based quantum computation with qudits
在基于测量的量子计算（MBQC）中，计算是通过对纠缠态的一系列测量和校正来进行的。流和相关概念是描述修正对先前测量结果的依赖性的强大技术。当局部维数为奇素数时，我们引入了基于流的量子图状态MBQC方法，我们称之为Zd流。我们的主要结果证明了Zd流是强形式的结果决定论的一个充分必要条件。一路上，我们找到了一个合适的概括的概念，测量平面，以这种设置和测量允许的测量在qudit MBQC。我们还提供了一个多项式时间的算法，找到一个最佳的Zd流，只要一个存在。
2021-09-28 quant-ph
Realizing quantum gates with optically-addressable $^{171}$Yb$^{+}$ ion qudits
本研究利用线性阱中光寻址的$^{171}$Yb$^{+}$离子qudit构建量子处理器寄存器，基于435.5 nm四极时钟跃迁的Zeeman子能级进行编码，并实现了包含单qudit旋转和双qudit Molmer-Sorensen操作的通用门集。
2023-05-09 quant-ph
Stabilizer rank and higher-order Fourier analysis
我们建立了稳定状态，稳定秩，高阶傅立叶分析之间的联系-一个仍在发展的数学领域，从高尔斯著名的傅立叶分析证明Szemerédi定理\cite{gowers1998new}。我们观察到，$n$ -qudit稳定状态是所谓的非经典二次相位函数（定义在仿射子空间的$\mathbb{F}_p^n$，其中$p$是维度的qudit），这是基本的对象在高阶傅立叶分析。这使得我们可以从这个理论中引入工具来分析量子态的稳定子秩。最近，在\cite{peleg2021lower}中，显示出$n$ -量子位魔态具有稳定器秩$Ω(n)$。在这里，我们表明，量子模拟的$n$ -量子位魔态有稳定的秩$Ω(n)$，推广他们的结果，任何素数维度的量子。我们的证明技术明确使用高阶傅立叶分析的工具。我们相信这个例子激发了进一步探索高阶傅立叶分析在量子信息理论中的应用。
2022-02-04 quant-ph
Security of quantum key distribution using d-level systems
我们考虑了两个依赖于将密钥编码为量子比特（qudits）的量子密码方案，即d维希尔伯特空间中的量子态.第一个密码系统使用两个相互无偏的基（从而扩展了BB84方案），而第二个密码系统利用了所有d+1个可用的基（扩展了量子位的六态协议）。我们得到的信息，一个潜在的窃听者应用基于克隆的个人攻击，以及上界的错误率，确保无条件的安全性对相干攻击。
2001-07-26 quant-ph
Quditto: Emulating and Orchestrating Distributed QKD Network Deployments
IMDEA Networks（IMDEA网络研究所）；Telematics Department of Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学电信系）
Quditto是一个自动化模拟平台，用于模拟和协调分布式QKD网络部署，支持高保真量子信道建模和标准化密钥分发API，通过不同规模网络部署和概念验证场景验证其灵活性和安全性。
2026-10-09 quant-ph
Preserving multi-level quantum coherence by dynamical decoupling
多能级系统（qudits）的量子信息处理提供了比两能级系统更多的特征和应用。然而，量子点更容易失相，量子点的动力学解耦从未被实验证明。在这里，作为一个证明的原理演示，我们实验应用动态去耦，以保护叠加与三个层次的捕获$^9\rm{Be}^+$离子从环境噪声磁场，延长相干高达约一个数量级。我们的演示，直接可扩展到更多的水平，可能会开辟一条通往长相干量子存储器，计量学和量子信息处理的道路。
2022-03-02 quant-ph
Quantum state tomography of qudits via Hong-Ou-Mandel interference
提出了一种利用探测态和靶态之间的HOM干涉对嵌入单光子中的$\mathit{n}$粒子量子态进行量子态层析的方法.该方法仅需要用于HOM干涉的无源分束器，并且去除了目标模式中的所有有源光学器件，以控制传统QST中所需的测量基础。因此，它适用于各种自由度的目标状态，而不改变测量设置。此外，即使使用诸如激光和热光的经典探测光，也实现了可靠的估计。作为原理证明，我们使用偏振量子比特进行了实验演示。无论探测光的光子统计如何，态重构的估计结果与常规QST验证的结果一样准确。
2022-05-23 quant-ph
Dynamics of Rényi entanglement entropy in diffusive qudit systems
我以前的工作[arXiv：1902.00977]研究了电荷守恒的局域量子线路中雷尼纠缠熵$R_α$的动力学。初始化的系统在一个随机的产品状态，它被证明，$R_α$与雷尼指数$α>1$增长不快于“扩散”（直到亚对数校正），如果电荷传输不快于扩散。证明仅针对量子比特或自旋$1/2$系统。在本文中，我将证明扩展到qudit系统，即，具有局部维数$d\ge2$自旋系统。
2020-12-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-th
Universal qudit gate synthesis for transmons
该工作设计基于transmon的qudit量子处理器，提出含交叉共振纠缠门的通用门集，实现高保真门合成与嵌入式纠错，证明通用qudit控制在当前架构中可行。
2023-08-31 quant-ph
Experimentally Feasible Quantum-Key-Distribution Scheme Using Qubit-Like Qudits And Its Comparison With Existing Qubit- and Qudit-Based Protocols
最近，Chau提出了一种实验上可行的基于Qdit的量子密钥分发（QKD）方案。在该方案中，一位信息在$2^n$维希尔伯特空间中以具有$n\ge 2$的$(|i\rangle\pm|j\rangle)/\sqrt{2}$形式在准备状态中被相位编码.对于在同一个二维希尔伯特子空间中制备和测量的每个量子点，在没有传输错误的情况下获得一比特原始密钥。在这里，我们表明，通过修改的基础公告程序，相同的实验设置可以生成$n$位的原始密钥为每个量子准备和测量在相同的基础上，在无噪声的情况下。原因是除了相位信息之外，每个量子点还携带关于所使用的希尔伯特子空间的信息。原始密钥的额外$(n-1)$位来自于对这一额外信息的巧妙利用。我们证明了这个修改后的协议的无条件安全性，并比较其性能与其他现有的可证明安全的量子位和量子位的协议在市场上的单向经典通信设置。有趣的是，我们发现，对于$n=2$的情况下，这种修改后的协议使用非简并随机量子码进行单向纠缠蒸馏的秘密密钥速率是等于六态方案。
2017-02-09 cs.CR quant-ph
Parallelized projective measurements for spatial photonic qudits estimation
提出一种仅需d+1种实验设置即可重建任意d维光子横向动量量子态的层析方法，通过空间复用投影测量，在d=6时以7种设置实现保真度高于0.97的实验验证。
2025-06-18 quant-ph
Determination of any pure spatial qudits from a minimum number of measurements by phase stepping interferometry
我们提出了一种基于经典相移干涉技术的方法来表征任意尺寸$d$的\textit{any}纯空间量子点的原理证明。在所提出的方案中，总共只需要$4 d$测量结果，这意味着相对于需要$d^2$量级的用于量子态层析成像的标准方案的显著减少。通过使用这种技术，我们已经在实验上重建了大量的状态，从$d=2$到$14$，平均保真度值高于$0.97$。为此目的，量子被编码在单光子的离散化横向动量位置中，一旦它们被发送通过具有$d$狭缝的孔径。我们提供了一个实验实施的方法的基础上，在马赫-曾德尔干涉仪，它允许减少测量设置的数量为4，因为$d$狭缝可以同时测量。此外，它可以适于考虑独立于量子系统的编码或性质的从$4d-3$固定投影仪的结果频率的未知状态的重构，从而允许在一般实验中实现重构方法。
2017-12-11 quant-ph
Security proof for Round Robin Differential Phase Shift QKD
给出了“循环差分相移”量子密钥分发方案的安全性证明，并给出了保密放大量的严格界。我们的证明包括以下步骤。我们构造了一个EPR的变种的计划。在Alice和Bob之间的误比特率不应超过β值的约束下，我们确定了Eve将辅助节点耦合到EPR量子对的最佳方式。作为β的函数，我们推导出，对于有限的密钥大小，真实状态和不存在泄漏的状态之间的迹距离。对于渐进密钥大小，我们通过计算冯诺伊曼熵获得轨迹距离的界。我们的渐近结果的隐私放大是尖锐的比现有的界限。
2018-02-08 quant-ph
Equiangular quantum key distribution in more than two dimensions
通过构造等角框架及其伴随框架，将基于球形码的密钥分配协议扩展到4维和16维量子数。我们提供了任意维度的等角框架的方法，供Alice使用，以及同伴框架，它有一个对极来消除其中一种可能性，由$N=4,16$作为Bob代码的一部分的qudits组成。形成正算子值测度的非正交基可以使用框架（希尔伯特空间的过完备基）的工具来构造，在这里，我们将它们应用于密钥分发，由于基的大小很大，因此很难窃听。我们证明了一种方法来构造一个同伴框架的等角紧框架$\complexes^{p-1}$产生的离散傅立叶变换，其中$p$是任何奇素数。安全性分析基于将可能的攻击限制在拦截/重新发送场景的假设，突出了qudit相对于基于量子位的协议的优势。
2018-10-11 quant-ph
Quantum Communication Complexity using the Quantum Zeno Effect
量子芝诺效应（QZE）是量子态的幺正演化例如由于频繁测量而被抑制的现象。在这里，我们调查使用QZE在一类通信复杂性问题（CCP）。已知量子纠缠可以解决某些超越经典约束的CCP。然而，最近的发展已经产生了CCP，其中超经典的结果可以只使用单个d能级量子态（qudit）的通信作为资源来获得。在这里考虑的CCP类中，我们以三种方式展示了复杂性的量子减少：i）使用纠缠和QZE，ii）单量子点和QZE，iii）单量子点。最后的协议是出于实验的可行性，我们已经进行了概念验证实验演示。
2015-07-07 quant-ph
The security proof of the ping-pong protocol is wrong
乒乓协议的安全性证明是错误的。
2006-04-06 quant-ph
Monogamy of Entanglement Bounds and Improved Approximation Algorithms for Qudit Hamiltonians
University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
本文证明了无单粒子项的双局部量子比特哈密顿量的新的纠缠单生界限，并展示了基于匹配的简单算法在一般图和有限度图中能以至少1/d或1/d+Θ(1/D)的精度近似最大能量，优于随机分配方法。
2026-04-20 quant-ph
Deciding universality of quantum gates
如果存在$N_0\geq n$，使得对于每个$N\geq N_0$，每个$N$-qudit酉操作可以通过从集合的门构建的电路以任意精度近似，则我们说$n$-qudit门的集合是通用的。我们的主要结果是最小的$N_0$与上述性质的上界。边界大致为$d^8 n$，其中$d$是基本系统的级别数（术语qu $d$中的“$d$ "）。证明是基于最近的结果（有限）线性群的不变量。
2006-09-08 quant-ph
Multiqudit quantum hashing and its implementation based on orbital angular momentum encoding
提出了一种新的量子散列技术，其中量子散列被构造为单光子高维态（qudits）序列。实现了一个使用单光子轨道角动量编码的高维量子散列协议的原理证明实现。它示出的qudit的数量减少，增加其维数的碰撞概率和哈希的解码概率之间的最佳比率。因此，增加信息载体的维数使得利用单光子的量子散列更有效。
2023-02-26 quant-ph
Valence bond solid formalism for d-level one-way quantum computation
d能级或量子点单向量子计算机（d1WQC）是用价键固体形式和广义泡利群描述的。这种形式主义提供了一个透明的手段，推导出测量模式的实施量子门的计算模型。我们引入了一个新的泛量子门集合，并用它给出了d1WQC的普适性的一个建设性证明。在这个模型中，我们对可以在一个并行时间步中执行的门的集合进行了优化。
2006-03-06 quant-ph
Security proof of practical quantum key distribution schemes
本文给出了Bennett-Schmidard（BB84）量子密钥分发协议在实际实现中的安全性证明。为了证明安全性，并不假设设备中的缺陷被吸收到对手的攻击中。事实上，证据中唯一的假设是来源是有特征的。该方法利用攻击者关于隐私放大前密钥的Renyi熵的下界进行证明。该界揭示了降低密钥生成率的主要因素。
2005-06-29 quant-ph
Security proof for quantum cryptography against entanglement-measurement attack
Key Laboratory of Aerospace Information Security and Trusted Computing, Ministry of Education, School of Cyber Science and Engineering, Wuhan University（教育部航天信息安全与可信计算重点实验室，武汉大学计算机学院）
本文提出利用两种窃听检查方法证明量子密码对抗纠缠测量攻击的安全性，通过最大纠缠态协议演示证明过程。
2026-01-08 quant-ph
Proof of Security of a High-Capacity Quantum Key Distribution Protocol
本文证明了一个大容量量子密钥分发协议在噪声信道下的安全性。通过使用纠缠纯化协议，我们构建了一个修改版本的协议，我们把它分为两个连续的阶段。我们分别证明了它们的安全性，从而证明了整个协议的安全性。
2006-01-23 quant-ph
A simpler security proof for 6-state quantum key distribution
针对六态QKD现有安全性证明依赖复杂光滑Renyi熵定理的问题，提出了一种直接在Bell基下应用态光滑化、完全避开Renyi熵的更简单的安全性证明，且该技术可用于六态量子密钥回收。
2023-05-06 quant-ph
Problems of Existing Unconditional Security Proofs in Quantum Key Distribution
在文献中反复且持续地声称，特定的迹准则$d$将保证量子密码学中的通用组合安全性。这是目前量子密钥分发中无条件安全要求的唯一依据。在本文中，它表明，只是对已知明文攻击时，所产生的密钥用于直接加密是不提供的$d$。该问题与现有量子密钥分发无条件安全性证明中的几个普遍问题直接相关。一些问题将澄清有关的性质，真正的安全，隐私放大，密钥生成率和数学方法需要在具体的协议中确定。
2012-10-15 quant-ph
Multi-Photon, Multi-Dimensional Hyper-Entanglement using Higher-Order Radix qudits with Applications to Quantum Computing, QKD and Quantum Teleportation
谷歌最近宣布，他们已经用53个量子比特（base-2 binaries或radix-2）实现了量子霸权，对应于253维（约1016）的计算状态空间。谷歌声称在他们的量子处理器上执行200秒的计算，而在经典超级计算机上需要1万年才能完成[1]。然而，实现53个量子比特的叠加和纠缠并不是一件容易的事情，因为环境噪声会使量子比特去相干。在本文中，我们声称可以使用更少的量子位（不是量子位）实现类似的计算维度，其中每个量子位具有更高的基数（大于2），使用光子系统（即16个量子位，基数为-10）。本文是行业和NxGen合作伙伴之间的合作开发，旨在探索这种方法。雷神公司有一种技术，它使用自由空间光学（FSO）法布里-珀罗标准具，消除了对自适应光学的需要[2，3]。NxGen技术使用多个轨道角动量（OAM）模式作为量子计算和多维QKD的新自由度[4-7]。我们还认为，宽带、保密通信、量子计算和量子隐形传态的融合只有在光子学实现中才是可能的。因此，光子量子的使用允许量子隐形传态的安全性和容量的扩展超出中国Micius量子卫星所实现的[8]。国防和商业计算行业都需要这样的量子计算系统。引入了一种新的测量方法，包括计算状态空间维度、高保真操作、高连通性、大型校准门集和电路重写工具链。我们称之为量子容量的新度量是衡量和比较通用量子计算机改进系统结构进展的一种实用方法。
2020-04-30 physics.optics quant-ph
Quantum Error Correcting Codes and the Security Proof of the BB84 Protocol
我们描述了流行的BB84协议，并严格审查其安全性证明所提出的Shor和Preskill。证明需要使用称为Calderbank-Shor-Steanne（CSS）量子码的量子纠错码。这些量子码是在量子域中从两个合适的经典线性码构造的，一个用于校正位翻转错误，另一个用于校正相位翻转错误。因此，作为安全证明的前奏，该报告在构建证明中使用的量子码之前回顾了线性码的基本属性，特别是陪集的概念。该证明考虑了一个基于安全纠缠的协议，该协议随后被简化为一个结构类似于BB84协议的“准备和测量”协议，从而建立了BB84协议的安全性。然而，证明并非没有假设，这些假设也被列举出来。整个治疗是教学，本报告，因此，为研究人员，从业者和学生，新的量子信息科学领域，特别是量子密码学，作为一个有用的教程，因为它开发的证明系统的方式，从线性代码的属性开始，然后推进到量子纠错码，这是至关重要的理解的安全证明。
2014-08-30 quant-ph
Protocol-level description and self-contained security proof of decoy-state BB84 QKD protocol
本文提出诱骗态BB84 QKD协议的流程图描述，并在通用可组合框架内给出自包含的信息论安全性证明，严格论证了密钥率及正确性和保密性参数，推动QKD系统正式认证。
2025-05-26 quant-ph
Information-theoretic security proof of differential-phase-shift quantum key distribution protocol based on complementarity
基于互补方法给出了差分相移（DPS）量子密钥分发（QKD）协议的信息论安全性证明[arXiv：0704.3661（2007）].我们的安全证明提供了比在基于Shor-Preskill方法[Phys. Rev. Lett. ${\bf 85}$，441（2000）]。这种改进是因为互补方法可以在估计泄露给窃听者的信息时采用关于Alice的发送状态的更详细信息。此外，我们消除了在先前的分析中估计泄漏信息所需的数值计算的必要性。这导致了一个优点，即我们的安全证明使我们能够评估任何块大小的DPS协议的安全性。本文强调了一个根本的区别之间的短Preskill和互补性的方法。
2017-04-29 quant-ph
Simple Proof of Security of the BB84 Quantum Key Distribution Protocol
本文证明了1984年Bennett和Bennard提出的量子密钥分发协议（BB84）的安全性。我们首先给出了一个基于纠缠净化的密钥分发协议，并利用Lo和Chau对类似协议的安全性证明方法证明了该协议的安全性。然后，我们表明，该协议的安全性意味着BB84的安全性。基于纠缠纯化的协议使用Calderbank-Shor-Steane（CSS）码，并且这些码的性质用于从Lo-Chau协议中移除量子计算的使用。
2000-05-12 quant-ph
Security-proof framework for two-way Gaussian quantum-key-distribution protocols
双向高斯协议具有将量子密钥分发（QKD）协议的密钥速率提高几个数量级的潜力。修订版~ A { \bf 94}，012322（2016）]。然而，双向协议的安全性证明目前还不发达。在本文中，我们建立了一个安全性证明框架的一般一致攻击双向高斯协议的渐近制度。我们首先证明了所有双向QKD协议的一致攻击安全性都可以归结为集体攻击安全性。接下来，我们确定了两个不同的约束，每个提供入侵参数，绑定窃听者的相干攻击信息增益的任何双向高斯QKD协议。最后，我们将我们的结果应用到两个这样的协议。
2018-10-02 quant-ph
Simple security proofs for continuous-variable quantum key distribution with intensity fluctuating sources
量子密钥分发（QKD）原则上提供基于物理定律的无条件安全性。连续变量（CV）量子密钥分发具有使用标准电信组件实现高密钥速率和低成本的潜力。尽管连续变量量子密钥分发在理论和实验上取得了巨大的进展，但目前大多数连续变量量子密钥分发系统的安全性还没有得到严格的建立，而且存在缺陷。在这些缺陷中，强度波动是影响安全的一个重要的主要问题。本文对具有强度起伏源的连续变量量子密钥分发系统给出了简单的安全性证明。具体而言，根据源中的设备假设，将不完美系统分为两种情况进行安全性证明。对于目前的连续变量量子密钥分发系统，我们的证明易于实现，无需任何硬件调整。此外，我们还提出了一些对解码缺陷的补偿方案，并展望了未来。
2021-10-17 quant-ph
A Proof of the Security of Quantum Key Distribution
我们证明了量子密钥分发的安全性，对最一般的攻击，可以在信道上进行，由窃听者谁具有无限的计算能力，并允许的经典和量子物理规则的全部权力。以这种方式创建的密钥可以用于传输安全消息，其安全性在未来也不受影响。
1999-12-11 quant-ph
Comment on "Security Proof for Cryptographic Protocols Based Only on Monogamy of Bell's Inequality Violations"
最近，Pawlowski [Phys.Rev.A82，032313（2010）]声称仅使用贝尔不等式违反的一夫一妻制证明了量子密钥分发的安全性。然而，在证明中，他默认了窃听者的结果是二进制的。这个假设是不合理的，因为夏娃（窃听者）的权力只能受到自然原则的限制。我们提供了一个反例作为证明的一个步骤。
2012-04-19 quant-ph
Composable security proof for continuous-variable quantum key distribution with coherent states
给出了连续变量相干态量子密钥分发抗集体攻击的第一个可组合安全性证明。关键的是，在大块的限制下，秘密密钥速率收敛到从Holevo界计算出的通常值。将我们的证明与de Finetti定理或后选择技术相结合，然后显示协议对一般攻击的安全性，从而证实了长期存在的猜想，即高斯攻击在可组合安全框架中是渐近最优的。我们期望我们的参数估计过程，它不依赖于任何假设，将在其他地方找到应用，例如在有限大小的设置连续变量纠缠的可靠量化。
2015-02-03 quant-ph
Quantum Key Distribution with Imperfections: Recent Advances in Security Proofs
TU Wien, Atominstitut & Vienna Center for Quantum Science and Technology（维也纳工业大学，原子研究所与维也纳量子科学与技术中心）；Quantum Technology Laboratories GmbH（量子技术实验室有限公司）
本文综述了量子密钥分发安全证明的最新进展，重点介绍如何通过分析和数值方法纳入实际不完美性，从而在现实条件下重建量子通信协议的安全性。
2026-05-22 quant-ph
Shor-Preskill Type Security-Proofs for Concatenated Bennett-Brassard 1984 Quantum Key Distribution Protocol
本文讨论了Bennett-Schmidard 1984（BB84）量子密钥分发协议中的长码问题，并描述了如何通过级联协议来克服长码问题。通过观察级联的修正Lo-Chau协议最终归结为级联的BB84协议，给出了级联BB84协议的无条件安全性。
2002-10-31 quant-ph
Measuring Entangled Qutrits and Their Use for Quantum Bit Commitment
我们生产和全息测量纠缠量子点编码的单光子的横向空间模式。通过新颖的量子态层析成像方法，我们实现了迄今为止对纠缠量子态最完整的表征。理想情况下，纠缠qutrits提供更好的安全性比量子比特的承诺：我们模型的敏感性，这混合物和实验和理论表明，qutrits，即使是少量的退相干不能提供更高的安全性量子比特。
2004-08-14 quant-ph
Incorporating device characterization into security proofs
University of Waterloo（滑铁卢大学）
本文提出一个严格框架，将设备参数认证或表征程序与量子密钥分发（QKD）安全证明相结合，明确安全证明与认证程序的具体要求，并澄清可有效得出的结论类型。
2026-05-29 quant-ph
Unconditional security proof of a deterministic quantum key distribution with a two-way quantum channel
在双向量子信道的确定性量子密钥分发（DQKD）协议中，Bob向Alice发送一个量子比特，Alice然后将密钥比特编码到量子比特上并将其发送回Bob。在测量返回的量子位之后，Bob可以立即获得Alice的密钥位，而无需基础和解。由于窃听者可以攻击在Bob-Alice信道或Alice-Bob信道上传输的量子比特，双向量子信道的DQKD的安全性分析比较复杂，其无条件安全性一直存在争议。本文给出了单光子四态DQKD抗一般攻击的安全性证明。
2011-11-01 quant-ph
Security Proof for Variable-Length Quantum Key Distribution
本文在 Renner 框架下证明可变长度 QKD 对 IID 集体攻击的安全性，并给出固定长度证明转换定理与自适应通用协议，应用于 BB84 显示可提升预期密钥率。
2024-05-10 quant-ph
