We give a security proof of the `Round Robin Differential Phase Shift' Quantum Key Distribution scheme, and we give a tight bound on the required amount of privacy amplification. Our proof consists of the following steps. We construct an EPR variant of the scheme. We identify Eve's optimal way of coupling an ancilla to an EPR qudit pair under the constraint that the bit error rate between Alice and Bob should not exceed a value beta. As a function of beta we derive, for finite key size, the trace distance between the real state and a state in which no leakage exists. For asymptotic key size we obtain a bound on the trace distance by computing the von Neumann entropy. Our asymptotic result for the privacy amplification is sharper than existing bounds.
Enforcing IID structure on time-bin encoded QKD protocols via coarse-graining
University of Waterloo(滑铁卢大学);Institute for Quantum Computing(量子计算研究所);Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo(滑铁卢大学物理与天文系);Cheriton School of Computer Science, University of Waterloo(滑铁卢大学切里顿计算机科学学院);New York University Shanghai(纽约大学上海分校)
Sifting attacks in finite-size quantum key distribution
量子密钥分发(QKD)的一个核心假设是Eve不知道哪些轮将用于参数估计或密钥提取。在这里,我们表明,这一假设是违反迭代筛选,筛选过程中已采用的一些(但不是所有)最近提出的量子密钥分配协议,以提高其效率。我们发现,迭代筛选导致两个安全问题:(1)一些轮比其他轮更有可能是关键轮,(2)过去的测量选择的公共通信逐轮改变这种偏见。我们分析了这两个以前未被注意的问题,目前的窃听策略,利用它们,并发现这两个问题是独立的。我们讨论了一些筛选协议在文献中,这些问题是免疫的。虽然其中一些将是迭代筛选的低效替代品,但我们发现Lo等人(2005 J. Cryptol. 18 133-65),我们称之为LCA筛选,具有与迭代筛选相同的效率。我们的主要结果之一是表明,LCA筛选可以适应有限密钥制度,以实现安全筛选。更准确地说,我们结合LCA筛选与一定的参数估计协议,我们证明了有限密钥安全的这种组合。因此,我们建议在未来的QKD实现中,LCA筛选应该取代迭代筛选。更一般地说,我们提出了两个正式的筛选协议,保证其有限密钥安全性的标准。我们的标准可以指导未来协议的设计,并激发更严格的QKD分析,到目前为止,它忽略了筛选相关的攻击。
Send the Key in Cleartext: Halving Key Consumption while Preserving Unconditional Security in QKD Authentication
QTI S.r.l.(QTI有限公司);Telsy S.p.A.(Telsy公司);Department of Computer Science, University of Copenhagen(哥本哈根大学计算机科学系);National Institute of Optics National Research Council (INO–CNR)(国家光学研究所(意大利国家研究委员会));Department of Physics and Astronomy, University of Florence(佛罗伦萨大学物理与天文学系)
Device-independent quantum key distribution secure against collective attacks
设备无关的量子密钥分发(DIQKD)是对通常的量子密钥分发(QKD)安全性假设的放松。与通常的QKD一样,DIQKD的安全性遵循量子物理定律,但与通常的QKD相反,它不依赖于协议中使用的量子设备的内部工作的任何假设。我们在这里详细介绍了[Phys. Rev. Lett. 98,230501(2008)]。这个证明利用了量子理论的完整结构(与其他仅利用无信号原理的证明相反),但仅再次保持集体攻击,其中假设窃听者在协议的每一轮独立且相同地作用于诚实方的量子系统(尽管她可以在任何时候一致地作用于她的系统)。任何DIQKD协议的安全性都必须依赖于违反贝尔不等式。我们讨论的问题,在贝尔实验中的漏洞在这方面。
Security of quantum key distribution with iterative sifting
几个量子密钥分发(QKD)协议采用迭代筛选。在每一轮量子传输之后,Alice和Bob公开他们针对检测到的信号的部分设置信息(包括他们的基础选择)。然后,当每个基础上检测到的信号的数量超过某些预先商定的阈值时,协议的量子阶段结束。然而,最近,Pfister等人[New J. Phys. 18 053001(2016)]表明,如果隐私放大的参数估计使用随机抽样理论,则迭代筛选使QKD不安全,特别是在有限密钥体制中。这意味着许多现有的有限密钥安全证明可能是有缺陷的,不能保证安全性。在这里,我们解决了这个严重的问题,表明使用Azuma不等式进行参数估计,使量子密钥分配与迭代筛选再次安全。这意味着现有的协议,其安全性证明采用这种不等式仍然是安全的,即使他们采用迭代筛选。此外,我们的研究结果突出了随机抽样定理和Azuma不等式在证明安全性方面的根本区别。
Side-channel-secure quantum key distribution with correlated sources
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学量子信息实验室);Anhui Province Key Laboratory of Quantum Network, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学安徽省量子网络重点实验室);CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China(中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子物理前沿卓越中心)
Computational Monogamy of Entanglement and Non-Interactive Quantum Key Distribution
Sorbonne Université(索邦大学);CNRS(法国国家科学研究中心);LIP6(LIP6实验室);Bocconi University(博科尼大学);Faculty of Computer Science, Ruhr University Bochum(鲁尔大学波鸿分校计算机学院);Korteweg-de Vries Institute for Mathematics and QuSoft, University of Amsterdam(阿姆斯特丹大学科特韦格-德弗里斯数学研究所与QuSoft);Faculty of Physics, Ludwig Maximilian University of Munich(慕尼黑大学物理学院);Max Planck Institute for Security and Privacy(马克斯·普朗克安全与隐私研究所)
Security of decoy-state quantum key distribution with correlated bit-and-basis encoders
Vigo Quantum Communication Center, University of Vigo(维戈大学量子通信中心);Escuela de Ingeniería de Telecomunicación, Department of Signal Theory and Communications, University of Vigo(维戈大学电信工程学院信号理论与通信系);atlanTTic Research Center, University of Vigo(维戈大学atlanTTic研究中心);Faculty of Engineering, University of Toyama(富山大学工学部)