Thermal state quantum key distribution
我们分析了一个中央广播连续变量量子密钥分发协议，其中热源产生的光束用于在双方（Alice和Bob）之间创建密钥。分束器将初始光束分成一对输出光束，这对光束被发送给Alice和Bob，其中Eve拦截Bob的光束。我们详细研究了协议，通过一对分析方法计算互信息，并将结果与协议的蒙特卡罗模拟的输出进行比较。在一个无损的系统中，我们发现，一个下界的关键率仍然是积极的协议下的分束器攻击，提供鲍勃收到一个非零比例的光束最初发送给他。这表明热态协议可以在实验上用于产生安全密钥。
2021-07-30 quant-ph
Two-way deterministic quantum key distribution against detector side channel attacks
在双向确定性量子密钥分发（DQKD）协议中，鲍勃随机准备四种状态之一的量子比特，并将它们发送给爱丽丝。为了对比特进行编码，爱丽丝对每个接收到的量子比特执行操作，并将其返回给鲍勃。然后，鲍勃测量反向量子比特，以了解爱丽丝的操作，从而了解密钥比特。最近，我们证明了该协议的最终密钥在理想设备设置的无条件安全性。在本文中，我们证明了双向DQKD协议是免疫所有检测器侧信道攻击在鲍勃的一面，而我们假设理想的检测器在爱丽丝的一面进行错误测试。我们的研究结果代表了一个进步，使DQKD协议的安全，对一般的检测器侧信道攻击。
2013-12-10 quant-ph
Experimental realization of large-alphabet quantum key distribution protocol using orbital angular momentum entanglement
实验证明了一种利用轨道角动量纠缠光子对的量子密钥分发（QKD）协议。在我们的协议中，Alice和Bob分别用空间光调制器（SLM）在每个纠缠对上调制他们的OAM状态。Alice在她的SLM中使用固定相位全息图，而Bob设计$N$不同的合适的相位全息图，并使用它们来表示他的SLM中的基于$N$的信息。巧合的是，Alice可以完全检索Bob发送的密钥流，而无需信息协调或隐私放大。我们报道了N=3时，OAM本征模l=1和l=-1的扇形态的实验结果。我们的实验表明，对于三种不同的关键元素，符合率处于相对不同的值区域。通过该协议，Alice可以完全恢复Bob的密钥.最后，我们讨论了该协议在轻型攻击和一般攻击下的安全性。
2012-05-04 quant-ph
Ultrabroadband Quantum-Secured Communication
我们提出了一个双向的安全通信协议，其中爱丽丝使用放大的自发发射源，而鲍勃采用二进制相移键控和光放大器。针对捕获连接Alice和Bob的光纤中丢失的所有光的窃听者，该协议能够在50公里范围内进行3.5 Gbps的量子安全直接通信。如果Alice用自发参量下变频器增强她的终端，并且Alice和Bob都添加信道监视器，则他们可以在该范围内实现2 Gbps的量子密钥分发，以对抗将她自己的光注入Bob的终端的窃听者。与目前流行的量子密钥分发方法相比，该协议通过在每个密钥比特上使用多个超宽带光子来减少信道损耗，从而有可能显著提高长距离下的安全密钥传输速率。
2015-10-23 quant-ph
Quantum Key Distribution based on Single Photon Bi-partite Correlation
提出了一种基于单光子二分相关的密钥分配方案。Alice保留一个辅助光子，并发送一个信号光子给Bob，Bob通过探测器中的一阶强度相关获得这些光子的固有二分相关。通过共享四个二分关联函数和光子计数来分配密钥比特。该方案由两部分组成：首先，Alice准备确定性光子态，Bob基于他对关联函数的随机选择来测量光子态。其次，爱丽丝猜测鲍勃选择的关联函数，并通过发送光子状态来设置密钥位。Bob通过光子状态验证密钥比特，而不管Alice的猜测是对是错。我们称这种密钥分配方案为验证-测量-猜测-验证（PMGV）协议。讨论了使用高衰减激光的协议，指出了使用光纤相关光子对在安全性、通信距离和密钥分发成功率等方面的优势。
2012-07-20 quant-ph
Upconversion based receivers for quantum hacking resistant quantum key distribution
我们提出了一种新的上转换（和频产生）的量子光学设置，可以作为一个接收机（鲍勃）在实际的量子密钥分发系统。管理上变频过程的泵在物理接收器内部产生和使用，使得其访问或控制对于外部对手（Eve）是不现实的。该泵浦促进了允许Bob定义和控制可以参与量子测量的模式的几个属性。此外，通过操纵和监控泵浦脉冲的特性，Bob可以检测到Eve发起的各种量子黑客攻击。
2015-12-08 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Entanglement in the Middle
我们分析了连续变量量子密钥分发协议的性能，其中纠缠源不是来自受信任方之一，爱丽丝或鲍勃，而是来自中间的恶意窃听者。这与典型的模拟相反，在典型的模拟中，爱丽丝创建纠缠源，并通过不安全的量子信道将其发送给鲍勃。通过使用以前的技术，并确定某些纠错协议的等价物，我们表明，爱丽丝和鲍勃不需要信任他们的来源，仍然可以产生一个积极的密钥速率。这种情况可能发生在量子网络中，其中不可信源起源于两个用户之间。
2012-05-07 quant-ph
Quantum Key Distribution with Classical Bob
当两个远程方都是经典的时候，在两个远程方之间安全的密钥分发是不可能的，除非做出一些未经证明的（可以说是不现实的）计算复杂性假设，比如对大数进行因式分解的困难。另一方面，当双方都是量子时，安全的密钥分发是可能的。当只有一方（爱丽丝）是量子的，而另一方（鲍勃）只有经典的能力时，什么是可能的？我们提出了一个协议与此约束，并证明其对攻击的鲁棒性：我们证明，任何企图的对手，以获得信息（甚至是少量的信息）必然会引起一些错误，合法用户可以注意到。
2007-03-13 cs.CR quant-ph
Experimental implementation of time-coding quantum key distribution
我们已经实现了一个实验装置，以证明时间编码协议的可行性量子密钥分发。爱丽丝在853 nm处产生相干的20 ns微弱光脉冲。它们以0 ns（编码位0）或10 ns（编码位1）的延迟发送给Bob。鲍勃随机地将接收到的脉冲引导到两个不同的手臂。在第一个中，300 ps分辨率的Si光子计数器允许Bob精确测量每个光子的检测时间，以建立密钥。将它们与Alice发送的脉冲的发射时间进行比较，可以评估量子误码率（QBER）。获得的最小QBER为1.62%。Eve可以利用设置中可能的相干性损失来窃听线路。因此，Bob装置的第二个臂是一个Mach-Zender干涉仪，两个路径之间的传播延迟为10 ns。输出光束的对比度测量允许测量接收脉冲的自相关函数，该函数表征其平均相干性。在理想设置的情况下，Alice发送的脉冲的预期值为0.576。脉冲自相关函数的实验值为0.541。知道所产生的相干性损失和测量的QBER，可以评估在拦截-重发攻击的情况下以及在具有插入的攻击的情况下Alice和Eve之间的互信息以及Alice和Bob之间的互信息。根据我们的值，Bob在Eve上具有每脉冲0.43比特的优势。Bob和Eve的相等信息对应的最大可能QBER为5.8%。在850 nm处的光纤通常衰减的情况下，它表明安全的密钥分发可能达到2.75 km的距离，这对于本地链路来说是足够的。
2006-01-11 quant-ph
Symmetric Device-Independent Quantum Key Distribution Against General Attack
提出了一种对称的与设备无关的量子密钥分发（DIQKD）协议，利用Holevo极限和冯诺伊曼熵的次可加性限制Eve的集体攻击能力.再加上协议的对称性，在假设Eve的目标是最大化信息增益的前提下，Eve为Alice和Bob准备的状态以及Eve对Alice和Bob测量的窃听都可以被明确地推断出来。在这种情况下，最优状态可以唯一地与Alice和Bob关于Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）多项式$S$数量的统计结果有界，即对称DIQKD具有与Ekert 91协议相同的安全基础.
2012-02-20 quant-ph
Eavesdropping a Quantum Key Distribution network using sequential quantum unsharp measurement attacks
该研究分析多个连续窃听者对单边设备无关QKD网络实施量子非锐测量攻击，表明他们可在保留Bob正密钥率的同时获取秘密信息，特定情形下窃听者数量甚至可为无限。
2021-08-23 quant-ph
Multiple Pulses Phase-matching Quantum Key Distribution
提出了一种多脉冲相位匹配的量子密钥分发协议（MPPM-QKD），该协议不仅突破了线性密钥速率限制，而且具有更高的容错性。在我们的协议中，Alice和Bob首先生成他们自己的训练脉冲（每个训练应该包含L个脉冲）以及随机比特序列，并且还用随机相位和调制相位对他们的训练的每个脉冲进行编码。作为下一步，两个编码的列车同时发送给查理，他执行干扰检测，也可能是一个窃听者。在Charlie宣布成功检测之后，Alice和Bob打开每个脉冲的随机化相位，并且仅当Alice和Bob的两个成功检测的时间戳处的差异随机化相位的总和等于0或pi时才保持通信。此后，Alice和Bob计算具有时间戳的筛选密钥。重复上述过程，直到Alice和Bob都获得足够长的筛选密钥。当传输距离大于250 km时，我们还可以证明所提出的QKD协议的密钥速率可以击败迄今已知的QKD协议的速率损失限制。此外，所提出的协议具有较高的容错性，约24%，当传输距离为50公里，L = 128。该协议的密钥速率和传输距离均优于循环差分相移量子密钥分发协议[6]和与测量设备无关的量子密钥分发协议[4]，并且当比特训练长度大于32时，其密钥速率性能均优于相位匹配量子密钥分发.
2019-05-25 quant-ph
Master Key Secured Quantum Key Distribution
提出了一种新的量子密钥分发方案，该方案利用三个处于GHZ态的纠缠粒子进行量子密钥分发。爱丽丝持有一个3粒子源，并发送两个粒子给鲍勃，自己保留一个。Bob使用一个粒子生成安全密钥，另一个粒子生成主密钥。与标准协议BB 84和Eckert相比，该方案在非理想情况下更难被破坏。该方案使用了量子解纠缠擦除器的概念。扩展到多部计划也进行了研究。
2013-01-17 quant-ph
Symmetric Autocompensating Quantum Key Distribution
我们提出的量子密钥分发方案是自动补偿（不需要对齐）和对称（爱丽丝和鲍勃从中央源接收光子）的偏振和时间仓量子比特。对称配置的主要好处是，Alice和Bob都可以进行被动设置（每次运行协议时，Alice和Bob都不需要进行主动更改）。我们表明，极化和时间仓计划可以实现与现有技术。新的计划是与先前描述的计划先进的波的概念。
2003-09-04 quant-ph
Security of the Bennett 1992 quantum-key distribution against individual attack over a realistic channel
在信道存在损耗和噪声的情况下，对两态量子密钥分发抗个体攻击的安全性进行了估计。我们假设Alice和Bob使用两个非正交的单光子偏振态。为了使我们的分析简单，我们提出了一个修改后的B92协议，其中Alice和Bob利用不确定的结果，Bob执行一种对称化的接收状态。使用该协议，Alice和Bob可以估计Eve的信息增益作为反映设备的缺陷或Eve的干扰的几个参数的函数。在某些参数区域，Eve的最大信息增益表现出反直觉的行为，即它随着扰动量的增加而减小。对于一个小的噪声率夏娃可以提取完美的信息的情况下，爱丽丝的两个状态之间的角度是小的或大的，而她不能提取完美的信息的中间角度。我们还估计了密钥增益，这是每一个脉冲的密钥的净增长。我们显示的区域，修改后的B92协议在一个现实的信道是安全的，对个人的攻击。
2002-12-31 quant-ph
Identifying the value of a random variable unambiguously: Quantum versus classical approaches
本研究构建了一个裁判介导的双人博弈任务，证明有限量经典信息无法让Bob无歧义识别随机变量取值，而对应量级的量子信息可实现获胜，确立了量子优势，并分析了博弈变体及相关物理关联。
2024-05-15 quant-ph
Detecting correlated errors in twin-field quantum key distribution
我们实验证明，我们可以检测相关错误的双场量子密钥分发（TFQKD）系统中使用的技术，这是相关的自洽层析。我们实现了一个TFQKD系统的基础上的光纤Sagnac环，其中爱丽丝和鲍勃编码的信息在相位的弱相干态，在相反的方向上传播的循环。这些状态在退出循环时会产生干扰，并被第三方查理检测到，查理将测量结果报告给爱丽丝和鲍勃。我们发现，这是可能的爱丽丝和鲍勃检测相关的状态准备和测量错误，而只相信自己的个人状态，而不信任查理的测量。
2023-01-10 quant-ph
Efficient quantum key distribution with trines of reference-frame-free qubits
我们提出了一个旋转不变的量子密钥分发方案，该方案使用一对正交的量子比特三角形，实现为三个物理量子比特的混合态。测量结果不取决于Alice和Bob如何选择他们各自的参考系。通过双向通信的高效密钥生成产生两个独立的原始密钥，一个比特密钥和一个三比特密钥。对于无噪声信道，Alice和Bob每发送一个三分位数状态总共得到0.573个密钥比特（香农极限的98%）。这超过了标准三位一体方案的产量相当大的量，标准三位一体方案理想地实现每三位一体状态半个密钥比特。衰减引入无偏噪声的$ε$分数，必要时通过旋转来确保。安全性分析揭示了一个不对称的夏娃的条件的ancillas的爱丽丝和鲍勃导致他们的不平等的角色，在密钥生成。通过合理的对称性假设简化了分析，我们发现，如果噪声低于$ε= 0.197$设置的阈值，则可以生成密钥。
2009-10-28 quant-ph
Feasibility of 300 km Quantum Key Distribution with Entangled States
实际的量子密钥分发（QKD）设置的显著限制目前是其有限的操作范围。它最近被强调（X。妈，C.- H. F. Fung和H.- K.洛，Phys.Rev.A，76：012307，2007），基于纠缠的QKD系统可以容忍比基于弱相干激光脉冲（WCP）的系统更高的信道损耗，特别是当源对称地位于两个通信方（Alice和Bob）之间时。在这里介绍的工作中，我们通过在两个加那利群岛La Palma和Tenerife之间的144 km自由空间链路上实施不同的基于纠缠的QKD设置来实验研究这一重要优势。我们建立了三种不同的配置，其中纠缠光子源被放置在爱丽丝的位置，不对称的爱丽丝和鲍勃之间和对称的爱丽丝和鲍勃之间的中间，分别。所得到的量子信道衰减分别为35 dB、58 dB和71 dB，明显超过了WCP系统的极限。这证实了将纠缠态源放置在Alice和Bob之间，在300 km甚至更远的距离上进行QKD是可行的。
2010-07-27 quant-ph
Secure quantum weak oblivious transfer against individual measurements
在量子弱不经意传输中，Alice发送给Bob两个比特，Bob可以选择学习其中一个比特。研究发现，这种协议的安全性受$2P_{Alice}^{\ast }+P_{Bob}^{\ast }\geq 2$的限制，其中$P_{Alice}^{\ast }$是Alice能够猜测Bob的选择的概率，而$P_{Bob}^{\ast }$是Bob能够猜测Alice的两个比特的概率，假设他确定地学习了其中一个比特。在这里，我们提出了一个协议，并表明，只要爱丽丝被限制到个人的测量，然后都$P_{Alice}^{\ast }$和$P_{Bob}^{\ast }$可以任意接近1/2，使最大违反的安全界限可以达到。即使有一些有限的集体攻击，仍然可以违反安全界限。因此，虽然我们的协议在原则上仍然不能突破限制，当爱丽丝有无限的欺骗力量，它是足够的，以实现安全的量子弱不经意传输在实践中。
2015-06-12 quant-ph
Double blinding-attack on entanglement-based quantum key distribution protocols
针对基于纠缠的量子密钥分发协议提出了一种双重盲攻击。该攻击的原理与现有的致盲攻击相同，只是Eve不是只致盲一侧的检测器，而是致盲Alice和Bob的检测器。在BBM92协议中，即使Alice和Bob使用100%有效的检测器，攻击也允许Eve获得密钥的全部知识并且保持未被检测到。该攻击可以很容易地扩展到Ekert协议，效率高达85.3%。
2011-06-14 quant-ph
Quantum Key Distribution with vacuum--one-photon entangled states
提出了一种利用Alice和Bob的真空单光子纠缠态实现量子密钥分发的方案。该协议包括在爱丽丝和鲍勃之间的空间模式的交换，并在重组，允许他们中的一个，以重建由对方在纠缠态的相位编码的位。分析了该方案抵抗简单攻击的安全性。该模型示出，以达到更高的效率相对于先前的计划，使用相位编码方法。
2005-06-06 quant-ph
Composable, Unconditionally Secure Message Authentication without any Secret Key
我们考虑一种设置，其中从Alice到Bob的信道比从Eve到Bob的信道噪声更小。我们发现，存在编码和解码，同时完成纠错和认证，也就是说，鲍勃是能够正确解码来自爱丽丝的消息，并拒绝来自夏娃的消息具有很高的概率。该系统不需要在Alice和Bob之间共享任何秘密密钥，提供了信息论安全性，并且可以在任意上下文中安全地与其他协议组合。
2018-04-05 cs.CR cs.IT math.IT
Distillation of secret key and entanglement from quantum states
研究并解决了通过单向公开讨论从代表双方（Alice和Bob）和窃听者（Eve）之间相关性的量子态中提取秘密密钥的问题：证明了一个编码定理，该编码定理通过单向公开通信达到“窃听者”界，即所谓的cqq-相关性的Alice-Bob和Alice-Eve的互信息之差。这个结果产生了信息--可提取密钥的理论公式，如果假设Eve拥有Alice和Bob联合状态的纯化，则给出“最终”密钥速率界限。在某种程度上专门化我们的协议并使其一致，这使我们通过单向LOCC（本地操作和经典通信）获得了一个纠缠蒸馏协议，这是渐进最优的：事实上，我们证明了所谓的“哈希不等式”，它说相干信息（即，负条件冯诺伊曼熵）是可实现的EPR速率。这一结果是众所周知的，意味着一整套蒸馏和容量公式，我们简要回顾。
2003-06-11 quant-ph
The versatility of continuous-variable asymmetric tripartite entanglement allows Alice and Clare to keep secrets from Bob
完全对称的三重高斯纠缠纯态不会出现双模Einstein Podolsky-Rosen（EPR）转向。这意味着任何两个参与者都不能使用单边设备无关量子密钥分发（1 SDI-QKD）的安全性来共享量子秘密，而不涉及第三个参与者。它们最多限于安全性较差的标准量子密钥分发（S-QKD）。在这里，我们表明，至少有一些不对称的三方系统可以表现出二分EPR转向，使两个参与者可以使用1 SDI-QKD，而不涉及其他。这是可能的，因为连续变量三重纠缠的混杂关系不同于离散变量系统。我们分析了两个不同的系统，这些属性表明，非对称系统具有额外的灵活性程度没有发现在对称的。
2016-07-22 quant-ph
Error Estimation, Error Correction and Verification In Quantum Key Distribution
本文研究了量子密钥分发中的纠错问题。为了避免Alice和Bob在不知情的情况下使用不同的密钥，必须采取预防措施。在运行纠错协议之前，Bob和Alice通常会牺牲一些比特来估计错误率。为了将它们最终得到不同密钥的概率降低到可接受的水平，我们证明了必须牺牲大量的比特。相反，如果Alice和Bob能够在纠错之前对错误率做出很好的猜测，那么他们可以在纠错协议之后验证他们的密钥是相似的。该验证可以通过利用在纠错中使用的低密度奇偶校验码的特性来完成。我们比较的方法，并表明，通过验证，它往往是可以牺牲较少的位，而不损害安全性。这种改进在很大程度上取决于错误率和块长度，但是对于由IdQuantique系统Clavis ^[2]产生的密钥，密钥率的增加大约是5%。我们还表明，对于系统的误差率波动较大的两种方法的组合是最佳的。
2012-10-24 quant-ph
Hiding Quantum Information in the Perfect Code
我们提出并分析了一个量子隐写协议，发送方（Alice）将她的隐写信息编码成完美（五量子比特）量子纠错码的错误伴随式，并通过去极化信道将其发送给接收方（Bob）。Alice和Bob共享一个经典的密钥，并以这样一种方式隐藏量子信息：对于无法访问密钥的窃听者（Eve）来说，量子信息看起来像是一个具有典型量子错误序列的无辜码字。我们计算的平均速率的关键消费，并显示该协议如何提高性能的信息分布在多个码字块。Alice和Bob利用不同的编码来优化他们可以发送给彼此的隐写比特的平均数量，同时匹配去极化信道的错误统计。
2011-03-30 quant-ph
Wavelength attack on practical continuous-variable quantum-key-distribution system with a heterodyne protocol
针对一个实际的外差式连续变量量子密钥分发系统，提出了波长攻击方案，其中Bob站分束器的透过率与波长有关。我们提出的策略独立于Huang等人的策略，但类似于Huang等人的策略[arXiv：1206.6550v1 [quant-ph]]，但在那篇论文中，Eve发送给Bob的两个光束的散粒噪声在零差检测器后传输，未被考虑。然而，散粒噪声是在实施波长攻击时Bob的测量与Eve的测量的偏差的主要贡献，因此必须准确地考虑它。本文首先分析了这种攻击所必须满足的方程的具体解，然后精确计算了零差探测器的散粒噪声，得出了在一定参数范围内可以成功实现波长攻击的结论。
2014-03-04 quant-ph
Semiquantum secret sharing using two-particle entangled state
最近，Boyer等人提出了一种新的半量子密钥分配协议[M. Boyer，D. Kenigsberg和T. Mor，Phys. Rev. Lett. 99，140501（2007）]，其中量子Alice与经典Bob共享秘密密钥。Li等人提出了两个半量子秘密共享协议[Q. Li，W. H. Chan和D. Y. Long，Phys.Rev.A82，022303（2010）]通过使用最大纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger态。本文提出了一个利用两粒子纠缠态的半量子秘密共享协议，其中量子Alice与两个经典方Bob和Charlie共享一个秘密密钥。经典的鲍勃和查理被限制在计算基础上进行测量，在计算基础上准备粒子，或者反射粒子。除非他们合作，否则没有人能获得秘密。我们还证明了该协议是安全的，对窃听。
2011-04-21 quant-ph
Quantum Versus Classical Advantages in Secret Key Distillation (and Their Links to Quantum Entanglement)
我们考虑从经典或量子源产生的相关性中提取共享密钥。在经典的设置中，两个诚实的当事人（爱丽丝和鲍勃）使用公共讨论和本地随机性，以提取秘密密钥从一些分布$p_{XYZ}$，与一个不必要的窃听者（夏娃）共享。在量子设置中，相关性$p_{XYZ}$以正交量子态的\textit{incoherent}混合或这些态的\textit{coherent}叠加的形式传递给双方;在这两种情况下，Alice和Bob都使用公共讨论和局部量子操作来提取密钥。虽然量子力学的力量增加了爱丽丝和鲍勃产生共享随机性的能力，但它也为夏娃提供了更强大的窃听攻击武器。因此，当用量子源代替经典源时，谁在提取密钥方面获得最大的优势并不明显。在本文中，我们首先证明了经典的密钥速率是等价的量子密钥速率时，相关产生的非相干量子设置。对于相干源，我们接下来证明了速率是不可比较的，事实上，它们的差异在任何方向上都可以任意大。然而，我们确定了一个大类的非平凡分布$p_{XYZ}$，具有以下属性：（一）夏娃的优势总是更大的量子源比在其经典的对应，和（二）对于量子纠缠共享之间的爱丽丝和鲍勃在相干源，所谓的纠缠成本/压扁纠缠/相对熵的纠缠都可以计算。利用性质（ii），我们提出了一个罕见的例子，其中的各种熵纠缠的量子态的措施，可以明确地计算。
2015-10-26 quant-ph
Secure direct communication using Einstein-Podolsky-Rosen pairs and teleportation
提出了一种新的Alice和Bob之间的安全直接通信方案，该方案不需要建立共享密钥。通信是基于爱因斯坦-波多尔斯基-罗森对和爱丽丝和鲍勃之间的隐形传态。在保证了量子信道（EPR对）的安全性后，Bob将秘密信息直接编码在一系列粒子态上，并通过隐形传态将其传输给Alice。在这个方案中，隐形传态传输鲍勃的信息，而不向潜在的窃听者透露任何信息。爱丽丝可以通过对她的量子比特的测量直接读出编码的信息。由于Alice和Bob之间不存在携带秘密信息的量子比特的传输，因此如果使用完美的量子信道，直接秘密通信是完全安全的。
2003-11-19 quant-ph
Improved Eavesdropping Detection in Quantum Key Distribution
量子密钥分发（QKD）利用量子物理的基本定律，保证了密钥的无条件安全分发。然而，在实际实现中，QKD协议仅在由窃听者引入的量子比特错误率不可避免地超过系统错误率时才是安全的。这个条件保证了窃听者不能通过简单地用故障较少的传输线替换原始传输线来掩饰他的存在。不幸的是，这个条件也限制了通信双方（Alice和Bob）之间的可能距离，只有几百公里。为了克服这个问题，我们设计了一个QKD协议，允许Alice和Bob区分系统错误和窃听错误。如果它们能够识别错误的来源，即使系统错误率超过窃听错误率，它们也可以检测到窃听。为了实现这一点，所提出的协议采用了一种替代的二维光子状态的信息编码。在截取重发窃听中，错误表现为量子比特和索引传输错误，它们之间具有明显的相关性。因此，Alice和Bob可以容忍更低的窃听和更高的系统错误率，而不会损害他们的隐私。
2011-12-05 quant-ph
Apply current exponential de Finetti theorem to realistic quantum key distribution
在现实的量子密钥分发（QKD）中，Alice和Bob分别从一个未知的信道中得到一个量子态，该信道的维数可能是未知的。然而，在讨论安全性时，有时需要知道确切的维数，因为目前的指数de Finetti定理与维数密切相关，并且只能应用于有限维的情况。在这里，我们详细解决这个问题。我们表明，如果POVM元素对应的爱丽丝和鲍勃的测量结果可以很好地描述在一个有限维子空间具有足够小的误差，那么尺寸的爱丽丝和鲍勃的状态几乎可以被视为有限的。由于安全性是由光滑熵很好地定义的，光滑熵与密度矩阵连续，因此状态的小误差实际上意味着安全性的小变化。从而解决了未知维系统的安全性问题。最后证明了对于外差检测的连续变量量子密钥分配和差分相移量子密钥分配，在密钥大小无限的情况下，集体攻击是最优的。
2009-01-18 quant-ph
Quantum cryptography on noisy channels: quantum versus classical key-agreement protocols
当量子密码的4态或6态协议在噪声（即现实的）量子信道上执行时，原始密钥必须被处理以将对手Eve的信息降低到任意低值，从而为Alice和Bob提供秘密密钥。原则上，量子算法以及经典算法可以用于该处理。一个自然的问题是：原始密钥的错误率达到多少才是可能的秘密密钥协议？在非相干窃听的假设下，我们发现量子和经典的限制是完全相同的：只要Alice和Bob共享一些纠缠，量子和经典协议都提供密钥。
1999-02-11 quant-ph
Quantum Measurement Information as a key to Energy Release from Local Vacuums
本文提出了一种利用量子场真空态的量子测量信息从局域真空态中提取能量的方案。在该协议中，Alice在空间的一个点上，通过局部测量激发场的基态。因此，由A'测量产生的波包将真空传播到空间无限远。让我们假设鲍勃远离爱丽丝，当波包从他面前经过时，他没能捕捉到激发能。接下来，Alice通过经典通信向Bob宣布她的本地测量结果。Bob根据测量结果执行局部酉运算。在这个过程中，正能量从场释放到鲍勃的幺正运算装置。在场系统中，波包在鲍勃的位置周围产生负能量。不久之后，负能量波包开始追赶爱丽丝产生的正能量波包，形成松散的束缚态。
2008-07-16 gr-qc quant-ph
Secure Communication using Gaussian-State Quantum Illumination
提出了一种新的基于量子照明的保密通信模式。爱丽丝使用自发的参数下转换发送鲍勃一组信号模式在纯损耗信道，同时保留闲置模式，他们最大限度地纠缠。鲍勃通过二进制相移键控将一个信息比特强加给他从爱丽丝那里接收到的模式。然后，他添加经典高斯噪声，并通过相同的纯损耗信道将噪声调制模式发送回Alice。即使损失和噪声破坏了爱丽丝从鲍勃接收的模式和她保留的空闲模式之间的任何纠缠，她可以解码鲍勃的比特，其错误概率可以比被动窃听者所实现的低几个数量级，被动窃听者接收从爱丽丝到鲍勃和从鲍勃到爱丽丝的途中丢失的所有光子。
2009-04-28 quant-ph
Quantum key distribution without alternative measurements
Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）对之间的纠缠交换可以用于在两个远程位置生成相同的随机比特序列。基于此思想设计了一个量子密钥分发协议。该方案具有以下特点。(a)它不需要Alice和Bob在替代测量之间进行选择，因此提高了传输量子比特生成比特的速率。(b)它允许Alice和Bob使用单个量子系统（三个EPR对）生成任意长度的密钥，而不是使用它们的长序列。(c)检测夏娃需要比较较少的比特。(d)纠缠是一个基本要素。该方案假设贝尔算子的可靠测量。
2000-10-03 quant-ph
Experimental demonstration of quantum key distribution without monitoring of the signal disturbance
量子密钥分发（QKD）使两个相距遥远的用户Alice和Bob能够共享密钥。在现有的QKD协议中，窃听者的干预将不可避免地干扰量子信号，因此，Alice和Bob必须监视信号干扰以限制潜在的信息泄漏。然而，T. Sasaki等人提出了一种完全不同的协议，称为循环差分相移（RRDPS），其中窃听信息的数量是有界的，而无需监视信号干扰。在这里，我们提出了RRDPS协议的第一个主动实现。在我们的实验中，Alice准备脉冲包，每个包是一个具有65个脉冲的训练，并且每个包的全局相位是随机的。Bob使用1 GHz、1-64位的主动控制可变延迟干涉仪来实现不同延迟的随机切换。利用每个数据包的大脉冲数、高稳定性和低插入损耗的干涉仪，该系统可以在90 km的距离上分发密钥。我们的研究结果证实了这种新的协议进行实际QKD的可行性。
2015-05-28 quant-ph
Quantum secret sharing protocol between multiparty and multiparty with single photons and unitary transformations
提出了一种利用单光子和幺正变换实现Alices群和Bobs群量子秘密共享的方案。在该协议中，Alices小组的一名成员准备了一个处于四种不同状态之一的单光子序列，而其他成员则通过幺正操作将其信息直接编码在单光子序列上，之后最后一名成员将单光子序列发送到Bobs小组。除了最后一个，鲍勃也做同样的工作。最后，鲍勃小组的最后一个成员测量量子比特。如果Alices和Bobs通过一些测试保证了量子信道的安全性，那么Alices群中最后一个成员发送的量子比特态就可以作为秘密共享的密钥比特。证明了该方案是安全的。
2008-01-26 quant-ph
Quantum mutual information and the one-time pad
Alice和Bob共享一个关联的复合量子系统AB。如果AB被用作一次性密码系统的密钥，我们证明了Alice可以安全地发送给Bob的最大信息量是AB的量子互信息。
2006-04-27 quant-ph
Time-Entanglement QKD: Secret Key Rates and Information Reconciliation Coding
在基于时间纠缠的量子密钥分配中，Alice和Bob通过时间合并从纠缠光子对的到达时间中提取原始密钥比特。它们中的每一个都单独地将时间离散化到仓中，并将它们分组到帧中。它们只保留具有单个占用箱的帧。因此，Alice和Bob可以使用帧内占用的bin的位置来生成随机密钥位，如PPM调制中那样。由于纠缠，他们占用的垃圾箱和他们的钥匙应该是相同的。然而，实际的光子探测器遭受时间抖动误差。这些错误导致Alice和Bob的密钥之间的差异。Alice通过公共信道向Bob发送信息以协调密钥。信息量决定了秘密密钥速率。本文计算了秘密密钥率可能与检测器抖动错误和构造代码的信息协调，以接近这些率。
2023-01-01 cs.IT math.IT quant-ph
Deterministic Secure Direct Communication Using Ping-pong protocol without public channel
基于EPR量子比特对，并允许渐近安全的密钥分配，提出了一个安全通信协议。Bob将EPR对量子比特中的任一个发送给Alice。爱丽丝接收旅行量子比特。然后，她可以通过对这个旅行量子比特的局部幺正操作来编码经典信息。爱丽丝将量子比特发送回鲍勃。Bob通过对Bell算符基的两个光子进行测量，可以得到Alice的信息。如果伊芙排队，她就不能访问鲍勃的家乡量子位。她的所有操作都只限于旅行量子位。为了找出爱丽丝执行的操作，夏娃的操作必须包括测量。EPR对量子比特被破坏。Bob在Bell算符基础上对两个光子的测量可以帮助他判断Eve是否存在。在这个协议中，公共信道是不必要的。
2003-01-13 quant-ph
Cryptographic encryption scheme for solving the trusted courier problem based on metastable excited nuclei
量子密码学使得将短共享密钥（例如256位[1]）扩展为任意长共享密钥成为可能。量子密码学的新颖之处在于，每当间谍试图窃听通信时，他都会对消息的传输造成干扰。最终，这种不可避免的干扰是海森堡的不确定原理的结果，它限制了互补观测量的联合知识。现在，一个问题仍然存在：为了初始化量子密钥分发，Alice和Bob需要共享短的共享密钥，以便能够明确地识别彼此。因此，需要一个可靠的信使。受量子密码学的启发，我们提出了一种解决可信信使问题的方法。这个想法是将Alice发送给Bob的密钥编码到不稳定的原子核中，这样消息只有在信使将其传递给Bob之后才能显示。在这种方法中，我们用另一种不确定性来代替海森堡不确定性，这种不确定性表征了不稳定核衰变时间的知识。正如我们将展示的，即使在我们不信任携带密钥的信使的情况下，该方案也可以刷新密钥。
2009-10-16 quant-ph
An Improved Asymptotic Key Rate Bound for a Mediated Semi-Quantum Key Distribution Protocol
半量子密钥分发（SQKD）协议允许在两个用户Alice和Bob之间建立秘密密钥，当两个用户中的一个（通常是Bob）本质上是受限的或“经典的”时。最近的研究表明，如果双方都使用量子服务器的服务，则协议在本质上是有限/经典的。这些协议被称为介导SQKD协议。然而，这个服务器是不可信的，事实上是对抗性的。本文重新考虑了一个中介SQKD协议，给出了它的无条件安全性的一个新证明，特别是在渐近情形下，给出了它的密钥速率的一个新下界。此外，我们证明了这个新的下限是对先前工作的改进，从而表明所讨论的协议可以容忍比以前认为的更高的错误率。
2015-09-16 quant-ph
Channel Estimation and Secret Key Rate Analysis of MIMO Terahertz Quantum Key Distribution
研究了太赫兹（THz）频率下多输入多输出（MIMO）连续变量量子密钥分发（CVQKD）系统的密钥速率（SKR），考虑了信道估计的影响.提出了一种实用的THz MIMO CVQKD系统信道估计方案，该方案是实现Alice和Bob之间的收发波束形成所必需的。我们的特征在于Alice和Bob之间的输入输出关系在密钥生成阶段，通过将由于信道估计误差和检测器噪声产生的额外的噪声项的影响。此外，我们还分析了系统的SKR，并研究了信道估计误差和开销的影响。我们的仿真结果表明，SKR可能会显着降低相比，假设完美的信道状态信息的SKR上限，特别是在大的传输距离。
2021-10-08 quant-ph
Secure direct communication using step-split Einstein-Podolsky-Rosen pair
提出了一种基于分步分裂Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）对的安全直接通信协议。在这个通信协议中，Alice首先将EPR对的一个量子比特发送给Bob。当Bob收到Alice的第一个量子比特时，他通过公共信道向Alice发送一个接收信号。Alice对第二个量子位执行编码操作，并将此量子位发送给Bob。Bob执行Bell基测量以提取Alice的信息。该协议的安全性基于“高保真意味着低熵”。如果Eve想窃听Alice的信息，她必须攻击EPR对的两个量子比特，这导致任何有效的窃听攻击都可以被检测到。Bob的接收信号可以保护该协议免受隐藏在量子信道损耗中的窃听。该协议使用Calderbank-Shor-Steane码进行量子密钥分发是严格安全的。
2004-04-01 quant-ph
Passive state preparation in the Gaussian-modulated coherent states quantum key distribution
在高斯调制相干态（GMCS）量子密钥分发（QKD）协议中，Alice准备量子态\emph{actively}：对于每次传输，Alice生成一对高斯分布的随机数，使用光幅度和相位调制器将它们编码在弱相干脉冲上，然后将高斯调制的弱相干脉冲传输给Bob。在这里，我们提出了一个\emph{passive}状态准备计划使用的热源。在我们的方案中，Alice使用分束器将热源的输出分成两个空间模式。她使用共轭光学零差检测器局部测量一种模式，并在施加适当的光学衰减后将另一种模式传输给Bob。在正常情况下，Alice的测量结果与Bob的测量结果是相关的，并且他们可以计算出安全的密钥，就像在主动状态准备方案中一样。假设源产生的初始热态足够强，该方案可以容忍Alice侧的高检测器噪声。此外，源的输出不需要是单模的，因为光学零差检测器可以选择性地测量由本地振荡器确定的单模。初步的实验结果表明，所提出的方案可以实现使用现成的放大自发发射源。
2017-12-21 quant-ph
Quantum Key Distribution without sending a Quantum Signal
量子密钥分发是一种量子通信技术，其中随机数被编码在量子系统上，通常是光子，并从一方Alice发送到另一方Bob。使用通过量子信号发送的数据，辅以经典通信，Alice和Bob可以共享无条件安全的密钥。如果只发送经典信号，这是不可能的。虽然这最后一个陈述是量子信息理论的一个长期存在的结果，但它只在非相对论环境中才是正确的。如果考虑相对论性量子场论，我们证明了在不发送量子信号的情况下，利用时空不同区域之间的内在纠缠来分发无条件安全的密钥是可能的。该协议在自由空间给定时域技术中是实用的，并且可能在近期内使用微波技术在原理上是可测试的。
2014-09-06 quant-ph
High error-rate quantum key distribution for long-distance communication
在最初的BB84协议中，窃听者被检测到，因为他试图拦截信息导致量子比特错误率（QBER）至少为25%。在这里，我们设计了另一种量子密钥分发协议，其中Alice和Bob使用两个相互无偏的基，其中一个编码为“0”，另一个编码为“1”。“该方案的安全性是由于窃听者引入的最小索引传输错误率（ITER），该错误率在高维光子状态下显着增加。这允许传输线中有更多的噪声，从而增加了Alice和Bob之间的可能距离，而不需要中间节点。
2009-05-26 quant-ph
Phase Noise Model for Continuous-Variable Quantum Key Distribution Using a Local Local Oscillator
相位补偿后的剩余相位噪声是限制连续变量量子密钥分发（LLO CV-QKD）系统性能提高的主要因素之一。然而，由于实际应用中所采用的器件的非理想性，如激光器、探测器、非平衡干涉仪等，使得现有系统中的残余相位噪声仍然较大。在这里，我们开发了一个相位噪声模型，以提高相位噪声容限的LLO CV-QKD计划。在我们的模型中，与Bob的检测器的检测效率和电子噪声相关联的相位参考测量噪声的一部分以及Bob侧的实时监测的相位参考强度被认为是可信的，因为它可以由Bob本地校准。我们表明，使用我们的相位噪声模型可以显着提高安全的密钥速率和传输距离的LLO CV-QKD系统。我们进一步进行了实验，以证实相位噪声模型的优越性。基于LLO CV-QKD系统在25 km光纤信道上的实验数据，我们证明了在我们的相位噪声模型下的安全密钥速率比在传统相位噪声模型下的安全密钥速率高约40%。
2021-09-10 quant-ph
Practical security of local local oscillator continuous-variable quantum key distribution systems with pulse width mismatch
针对 LLO-CVQKD 中信号与本振脉宽失配导致参数误估、密钥率高估及攻击漏洞的问题，本文建模分析其影响，并提出 Bob 端脉宽监测与本振波形重塑方案以消除风险。
2025-09-30 quant-ph
Semi-quantum key distribution protocol using Bell state
提出了一种基于偏振纠缠光子对的经典Bob量子密钥分发协议。它近似于单个光子，并利用量子测量的固有随机性来获得高度安全的密钥和高传输效率。
2011-06-22 quant-ph
Receiver-Device-Independent Quantum Key Distribution Protocols
在接收设备无关（RDI）模型下，讨论了量子密钥分发协议及其安全性分析。发送者的（爱丽丝的）设备的部分特征在于，在这个意义上，我们假设的准备量子态的重叠的界限。接收者（Bob）的设备不需要表征，可以表示为黑盒。因此，我们的协议对Bob的任何攻击都是鲁棒的，例如致盲攻击。特别是，我们表明，即使当量子信道具有任意低的传输考虑RDI协议利用足够多的状态，可以建立一个秘密的密钥。最后，我们讨论了如何有界重叠的假设可以自然地应用到实际设备。
2022-07-08 quant-ph
Post-processing of the oblivious key in quantum private queries
量子隐私查询（QPQ）是一种在通信过程中保护用户隐私的量子协议。有一个有趣的例子，那就是，Alice想从Bob的数据库中购买一个项目，该数据库由大量有价值的消息组成。QPQ协议是保证Alice只能从Bob那里得到一件物品，同时Bob不能知道Alice拿走了哪件物品的通信过程。基于量子密钥分配的量子点量化由于其实用性，近年来受到了广泛的关注。然而，在这样的协议中的密钥的后处理，称为不经意密钥，仍然是远远不能令人满意的知道。特别是，这种特殊的关键字的纠错方法仍然缺乏。在这里，我们专注于遗忘键的后处理，包括稀释和纠错。一方面，我们证明了以前的稀释方法，这大大降低了通信的复杂性，将带来爱丽丝的机会，非法获得更多的额外信息鲍勃的数据库。仿真结果表明，通过非常有限的查询，爱丽丝可以获得整个数据库。另一方面，针对不经意密钥，提出了一种有效的纠错方法，完成了不经意密钥的后处理，使QPQ算法更加实用。
2014-06-03 cs.CR quant-ph
