Optimal Second-Order Rates for Quantum Soft Covering and Privacy Amplification
研究了针对量子边信息的量子软覆盖和隐私放大问题。前一个任务的目标是通过从先验分布中采样并查询量子信道来近似量子态。后一项任务旨在提取统一和独立的随机性来对抗量子对手。对于这两个任务，我们使用跟踪距离来衡量处理状态和理想目标状态之间的接近程度。我们表明，实现$\varepsilon$覆盖的最小数量的样本是由$(1-\varepsilon)$ -假设检验信息（与额外的对数加法项），而最大的可提取的随机性的$\varepsilon$秘密提取器的特征在于由条件$(1-\varepsilon)$ -假设检验熵。当执行独立且相同的任务重复时，我们的一次性特征会导致上述运算量的严格渐进展开。我们建立了它们的二阶速率，分别由量子互信息方差和量子条件信息方差给出。此外，我们的结果扩展到中等偏差制度，这是最佳的渐近速率时，迹距离消失在亚指数速度。我们的证明技术是直接分析的轨迹距离没有平滑。
2022-02-23 cs.CR cs.IT math.IT
Noisy channel coding via privacy amplification and information reconciliation
我们表明，无论是经典或量子信道的公共或私人信息的噪声信道编码的最佳协议可以直接从两个更原始的信息理论工具：隐私放大和信息和解，也被称为数据压缩边信息。我们这样做的一次性方案的无结构的资源，并制定我们的结果在光滑的最小和最大熵。在经典信息论的背景下，这表明，基本上所有的双端协议可以减少到这两个原语，这反过来又分别由平滑的最小熵和最大熵。在量子信息理论的背景下，最近建立的这两个协议的对偶性意味着基本上所有的双端协议都可以只用一个原语来构建。
2012-03-24 cs.IT math.IT quant-ph
Stream privacy amplification for quantum cryptography
保密放大是保证量子通信安全的关键步骤。现有的安全证明需要积累大量的原始密钥比特用于隐私放大。这类似于经典密码学中的块密码，其将延迟最终密钥生成，因为在隐私放大之前必须累积整个块。此外，信息协调后的任何剩余错误都会破坏整个块。通过改进基于量子纠错的安全性证明，提出了一种类似于经典流密码的流隐私放大方案。该方案能够以流的方式输出最终密钥，防止错误扩散，将隐私放大置于信息协调之前。流方案也有助于增强可信中继量子网络的安全性。受流密码和量子纠错之间联系的启发，我们进一步开发了一个通用的信息论工具来研究经典加密算法的安全性。
2022-07-03 quant-ph
Equivalence of three classical algorithms with quantum side information: Privacy amplification, error correction, and data compression
隐私放大（PA）是经典密码和量子密码中不可或缺的组成部分。纠错和数据压缩算法在经典和量子信息理论中也是必不可少的。我们在这里研究这三种算法（PA，EC和DC）在量子边信息的存在下，并表明它们在一次性场景中都是等价的。作为这个等价性的一个应用，我们把以前已知的PA的安全界，并将它们转化为EC和DC的编码定理，这是以前没有得到的。进一步，我们应用这些结果简化和改进了我们以前的结果，即量子密钥分发（QKD）的安全性证明的两种流行的方法是等价的。我们还提出了一种新的方法来简化QKD的安全性证明。
2021-11-05 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum privacy amplification for quantum secure direct communication
使用量子力学，可以执行远距离方之间的安全直接通信。在有噪声的量子信道中，量子保密放大是保证信息安全的必要步骤。本文提出了一种利用单光子实现量子保密直接通信的量子保密放大方案。量子保密放大过程包括两个控制非门和一个Hadamard门。在幺正门操作之后，执行测量并且保留一个光子。保留的光子携带了丢弃光子的状态信息，从而减少了信息泄漏。该过程可以递归地执行，使得信息泄漏可以减少到任意低的水平。
2004-08-16 quant-ph
On privacy amplification, lossy compression, and their duality to channel coding
我们从信息论和编码论的角度来研究隐私放大的任务。在前者中，我们给出了一个一次性的特征的最佳速率的隐私放大对经典的对手在最佳的第二类错误的非对称假设检验。这个公式可以很容易地计算，以给出有限块长度的界限，并证明等价于Renner和Wolf [Asiacrypt 2005]以及Watanabe和Hayashi [ISIT 2013]的平滑最小熵界限，以及Yang，Schaefer和Poor [arXiv：1706.03866 [cs.IT]]的$E_γ$发散方面的界限。在后者中，我们表明，基于线性码的隐私放大协议可以很容易地重新用于信道模拟。结合信道模拟和有损信源编码之间的已知关系，这意味着隐私放大可以被理解为信道模拟和有损压缩两者的基本原语。应用于对称信道或有损压缩设置，我们的建设导致proto-promise的最佳速率在渐近i.i.d.极限最后，呼吁信道对偶的概念，最近详细介绍了我们在[IEEE trans.info。理论64，577（2018）]，我们证明了具有量子输出的对称信道的线性纠错码可以转换为用于从双信道产生的经典变量的线性有损信源编码方案。这解释了Martinian和Yedidia [Allerton 2003; arXiv：cs/0408008]观察到的（自对偶）擦除信道的这些问题中的“奇怪的对偶性”，并且部分地预期了关于通过极性和低密度生成矩阵码的最佳有损压缩的最近…
2018-05-14 cs.IT math.IT quant-ph
Limits of privacy amplification against non-signalling memory attacks
本文证明在时间有序非信号系统假设下，任何哈希方法都无法实现超多项式隐私放大，为设备无关密钥分发协议中对抗超量子对手的安全性提供了重要限制。
2012-12-30 cs.CR quant-ph
randextract: a Reference Library to Test and Validate Privacy Amplification Implementations
针对量子密钥分发中 privacy amplification 步骤的正确性验证需求，本文提出了参考库 randextract，用于测试和验证 privacy amplification 的实现，以保障量子密码协议的最终安全性。
2025-05-30 cs.CR quant-ph
Effective Privacy Amplification for Secure Classical Communications
我们研究了经典密钥分配方案的隐私放大的实际有效性。我们发现，与量子密钥分发方案相比，在经典系统中生成的原始密钥的高保真度允许用户总是筛选一个安全的较短的密钥，如果他们有一个上界的窃听概率正确猜测交换的密钥位。在现有的经典通信器中，实现10^-8的信息泄漏所需的隐私放大迭代的数量是2或3，导致相应的减速4到8。我们分析了迭代次数和原始密钥安全性之间的内在权衡。这是唯一的经典的密钥分配系统的属性，使他们非常有用的实际，特别是噪声信道，其中足够低的量子比特误码率是难以实现的。
2011-03-25 cs.CR quant-ph
An efficient hybrid hash based privacy amplification algorithm for quantum key distribution
保密放大（PA）是量子密钥分发（QKD）系统中的重要组成部分，它通过参与者之间的公开协商，从一个部分安全的字符串中提取出一个高度安全的密钥。量子密钥分发保密放大的优化目标是大数据块、高吞吐量和低成本。为了实现这些目标的全局优化，本文结合多线性模哈希和模算术哈希，提出了一种新的隐私放大算法。本文在信息论和组合安全理论的框架下证明了这种混合散列PA算法的安全性。在CPU平台上实现了基于该算法的方案并进行了评估。在一个典型的CV-QKD系统上的实验结果表明，该方案的吞吐量（261Mbps@2.6 * 10^8输入块大小）比现有的最佳方案（140Mbps@1 * 10^8输入块大小）高出一倍.此外，该方案是在移动CPU平台上实现的，而不是桌面CPU或服务器CPU，这意味着该算法具有更好的性能和更低的成本和功耗。
2021-06-07 cs.CR quant-ph
Privacy amplification scheme based on composite coding
保密放大是量子密钥分发后处理中不可缺少的一个步骤，可以用来压缩共享密钥的冗余，提高密钥的安全级别。常用的隐私放大是基于通用哈希函数的随机选择，需要额外的随机源的帮助，而一般情况下并不存在。本文提出了一种基于复合编码的隐私放大方案，它是量子CSS码对经典线性码的推广。与通用散列函数相比，该方案不需要其他随机源，随机性完全由量子比特串提供。此外，在复合编码中，用于提取密钥的信息论界是明显的。
2021-09-15 quant-ph
Strong Converse Exponents of Quantum Soft Covering and Privacy Amplification
Institute for Advanced Study in Mathematics, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学高等研究院）
该研究确定了不同α取值下基于夹逼Rényi散度的量子软覆盖及量子边信息隐私放大的精确强逆指数，明确了双参数俱乐部夹逼互信息的量子操作意义。
2026-08-19 math.FA math.OA quant-ph
Realization of Quantum State Privacy Amplification in a Nuclear Magnetic Resonance Quantum System
量子态隐私放大（QSPA）是经典隐私放大的量子模拟。如果一系列单粒子态的状态信息存在一定的泄漏，QSPA通过将两个粒子的状态信息压缩到一个粒子的状态来减少这种泄漏。递归应用这些操作将把量子态信息泄漏消除到所需的最小水平。本文报道了在核磁共振系统中实现量子态保密放大协议的实验。在实验中构造了态的密度矩阵，实验结果与理论符合得很好。
2010-07-18 quant-ph
Privacy Amplification Against Active Quantum Adversaries
隐私放大是两个合作方将共享的弱秘密（窃听者可能有关于该弱秘密的边信息）转换为与窃听者不相关的均匀随机字符串的任务。针对被动对手的隐私放大，假设通信是在一个公共但经过认证的信道上，可以通过基于强提取器的单消息协议在经典和量子侧信息的存在下实现。2009年，Dodis和Wichs设计了一个双消息协议，通过使用他们引入的强提取器（称为不可延展提取器）来实现对活跃对手的隐私放大，其中公共通信信道不再被假设为经过认证。Dodis和Wichs只分析了经典边信息的情况。我们考虑的任务，隐私放大对积极的对手与量子边信息。我们的主要结果表明，Dodis-Wichs协议仍然是安全的，在这种情况下，其主要的构建块，不可延展的提取器，满足量子证明不可延展性的概念，我们介绍。我们表明，由于Chattopadhyay等人最近构建的不可延展提取器的适应是量子证明，从而提供了第一个针对主动量子对手的隐私放大协议。我们的协议在数量上与经典环境中已知的接近最佳的协议相当。
2017-09-03 cs.CC cs.CR quant-ph
Security Issues Associated With Error Correction And Privacy Amplification In Quantum Key Distribution
保密放大是所有量子密钥分发协议中必不可少的一个步骤，并且除了量子噪声方法中密钥通信中使用多光子信号时，每个协议都需要纠错。没有安全性分析的纠错码信息泄漏给攻击者已经提供，而一个特设的公式，目前采用占这种泄漏的密钥生成率。人们还普遍认为，隐私放大允许用户至少建立一个任意接近完美安全的短密钥。在本文中，我们将展示如何缺乏严格的纠错分析，否则有效的隐私放大结果无效，并存在一个限制如何接近完美的生成的密钥可以从隐私放大。此外，在密钥速率和安全性之间存在必要的折衷，并且来自当前理论的最佳理论值将不会产生足够的近似均匀的密钥比特来覆盖BB84品种的干扰信息折衷协议中的消息认证密钥成本。
2014-11-10 quant-ph
Reliability Functions of Quantum Soft Covering and Privacy Amplification via a Mixed-Order Rényi Divergence
Institute for Advanced Study in Mathematics, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学数学学院）
本文引入新型混合阶Rényi散度，定义对应互信息与条件熵，推导得到α∈[2,∞)夹逼Rényi散度下量子软覆盖与隐私放大的精确可靠性函数，首次完成量子软覆盖可靠性函数的精确表征。
2026-08-13 cs.IT math.FA math.IT
High-speed Privacy Amplification Scheme using GMP in Quantum Key Distribution
隐私放大（PA）是一种通过公开讨论从部分安全的字符串中提取高度机密的密钥的技术。产生理论上无条件安全的密钥是量子密钥分发（QKD）中的一个重要环节。PA的吞吐量已成为高速离散变量量子密钥分配（DV-QKD）系统的瓶颈。提出了一种基于GNU多精度（GMP）算法库的高速模算术散列PA方案。该方案在两个不同的中央处理器（CPU）平台上实现。实验结果表明，在块大小为10^6时，该方案的吞吐量达到260 Mbps，在块大小为10^8时，该方案的吞吐量达到140 Mbps。据作者所知，这是目前在CPU平台上实现的最快的录波方案。
2019-12-26 cs.CR quant-ph
Differential Privacy Amplification in Quantum and Quantum-inspired Algorithms
LIP6（LIP6实验室）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Sorbonne Université（索邦大学）；School of Informatics, University of Edinburgh（爱丁堡大学信息学院）
本研究针对量子与量子启发式算法展开，首次证明经典数据集量子编码上的算法及量子启发式经典采样结果可放大幅分隐私，同时验证了满足混合条件的量子信道组合可放大量子差分隐私，给出了对应隐私放大边界。
2023-08-21 cs.CR cs.DS cs.LG
A Quantum-Proof Non-Malleable Extractor, With Application to Privacy Amplification against Active Quantum Adversaries
在隐私放大中，两个相互信任的方旨在通过在不安全的通信信道上交换消息来放大初始共享秘密$X$的秘密，以便建立共享私钥$K$。如果通道经过身份验证，则可以使用强随机性提取器在单轮通信中解决任务;选择量子证明提取器可以建立针对量子对手的安全性。在信道未被认证的情况下，Dodis和Wichs（STOC'09）表明，可以使用不可延展的提取器（比强提取器更强的伪随机构造）在两轮通信中解决该问题。我们给出了第一个非延展提取器的构造，该提取器对量子对手是安全的。该提取器基于Li（FOCS'12）的构造，能够从最小熵率大于$1/2$的源中提取。将这种构造与Cohen和Vidick（未发表）所示的Dodis和Wichs简化的量子证明变体相结合，我们获得了第一个针对主动量子对手的隐私放大协议。
2018-02-14 cs.CR quant-ph
Privacy Amplification in the Isolated Qubits Model
隔离量子位是一类特殊的量子设备，可用于实现防篡改加密硬件，如一次性存储器（OTM）。不幸的是，这些OTM结构泄漏了一些信息，并且用于隐私放大的标准方法不能在这里应用，因为对手预先知道诚实方将使用的散列函数。在本文中，我们展示了一种更强大的隐私放大形式来解决这个问题，它使用一个固定的哈希函数，可以在隔离量子位模型中抵御所有可能的对手。这使我们能够构造单比特OTM，其仅泄漏呈指数级的少量信息。然后，我们研究了孤立量子比特模型的自然推广，其中对手被允许执行多项式有界数量的纠缠门，除了无界的本地操作和经典通信（LOCC）。我们表明，我们的隐私放大技术在这种情况下也是安全的。
2015-02-11 quant-ph
Privacy amplification and decoupling without smoothing
我们证明了隐私放大和解耦的夹心雷尼熵的顺序$α\in (1,2]$的可扩展性结果，这扩展了以前的结果，工作$α=2$。这个证明对接近1的$α$有效的事实意味着我们可以在许多应用中绕过光滑最小熵，其中界来自全量子AEP或熵累积，并使用雷尼熵进行整个证明，从而容易地获得最终任务的误差指数。这有效地取代了平滑，这是一个困难的高维优化问题，通过一个单一的实参数$α$的优化问题。
2022-01-09 quant-ph
Method for decoupling error correction from privacy amplification
纠缠纯化为证明量子密钥分发方案的安全性提供了一个统一的框架。然而，到目前为止，CSS代码构造中的局部可扩展性约束意味着BB84的纠错和隐私放大过程没有完全解耦。在这里，我提供了一种方法来完全解耦这两个过程。该方法要求Alice和Bob共享一些初始秘密字符串，并使用它来使用一次性密码本加密来加密位翻转错误综合征。作为一个应用程序，我证明了无条件的安全性的交互式级联协议，提出了由Bullard和Salvail的纠错，修改的一次性密码本加密的错误综合征，然后由随机矩阵协议的隐私放大。这在计算能力和密钥生成速率方面都是有效的协议。
2002-01-08 quant-ph
Universally composable privacy amplification against quantum adversaries
隐私放大是将部分秘密的字符串Z缩小为高度秘密的密钥S的技术。我们表明，即使对手持有关于初始字符串Z的量子信息，通过两个通用散列得到的密钥S是安全的，根据一个普遍可组合的安全定义。此外，我们给出了一个渐近最优的下界的长度可提取的密钥S的对手的（量子）知识Z。我们的结果在量子密码学中有应用。特别地，这意味着许多已知的量子密钥分发协议是普遍可组合的。
2004-04-15 quant-ph
Quantum privacy amplification and the security of quantum cryptography over noisy channels
现有的量子密码方案在量子通信信道上存在噪声的情况下是不可操作的。虽然他们成为可操作的，如果他们补充经典的隐私放大技术，由此产生的计划是难以分析，并没有被证明是安全的。我们介绍了量子隐私放大的概念和一个加密方案，将它结合起来，这是可证明安全的噪声信道。该方案使用“纠缠纯化”程序，因为它只需要几个量子受控非操作和单量子比特操作，可以使用目前正在开发的技术来实现。该方案允许一个任意小的范围内放置的信息，任何窃听者可以从加密的消息中提取。
1996-04-30 quant-ph
A global estimation of the lower bound of the privacy amplification term for decoy-state quantum key distribution
在诱骗态量子密钥分发的安全密钥速率公式中，隐私放大项起着积极的作用，其下界需要用诱骗态方法来估计。在以前的工作中，我们分别对单光子态的产额和误码率进行了估计，得到了这个下界。在这项工作中，我们第一次把隐私放大项作为一个整体来考虑这个下限。在两个未知量下，给出了单光子态产额与误码率之间关系的数学描述。在此基础上，我们得到了BB84协议和测量设备无关协议的这个下界的全局估计。数值模拟结果表明，全局估计能显著提高量子密钥分发的性能。
2015-02-16 quant-ph
Privacy Amplification Against Quantum Side Information Via Regular Random Binning
本文利用正则随机分箱研究抗量子边信息的隐私放大，得到基于量子Augustin信息的误差指数与强逆界，并恢复独立同分布信源误差指数，同时给出经典-量子窃听信道编码的可达保密指数，解决了相关开放问题。
2023-09-20 quant-ph
Duality of privacy amplification against quantum adversaries and data compression with quantum side information
我们表明，针对量子对手的隐私放大和具有量子侧信息的数据压缩的任务是双重的，在这个意义上，执行一个的能力意味着执行另一个的能力。这是经典信息论中最重要的两个基本概念，在量子环境中，它们被互补性和不确定原理联系起来。应用程序包括一个新的不确定原理制定的顺利最小和最大熵，以及新的条件近似量子纠错。
2010-08-15 quant-ph
A Quantum-Memory-Free Quantum Secure Direct Communication Protocol Based on Privacy Amplification of Coded Sequences
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；Qualcomm Technologies Inc.（高通技术有限公司）
本文提出一种无需传统量子密钥分发协议和一次性垫的量子安全直传协议，通过编码序列的隐私放大理论提升安全性。
2026-05-01 quant-ph
Converse bounds for private communication over quantum channels
本文建立了量子信道私有传输能力的几个逆界。主要的概念发展牢固地建立在私有状态的概念上，私有状态是一种强大的、独特的量子方法，用于将涉及局部操作和公共经典通信的隐私的三分图简化为涉及局部操作和经典通信的量子隐私的二分图。这种方法以前已经导致了一些最强的上限的秘密密钥速率，包括挤压纠缠和纠缠的相对熵。在这里，我们使用这种方法与“隐私测试”，以建立一个一般的元逆界的私人通信，它有一些应用程序。元逆允许证明任何量子信道的纠缠的相对熵是私人通信的强逆速率。对于协变信道，元逆也导致二阶扩展的相对熵的纠缠界限的私人通信速率。对于这样的信道，边界也适用于私人通信设置，其中发送方和接收方由无限的公共经典通信辅助，因此，它们与建立在这些信道上进行的量子密钥分发协议的各种逆边界有关。我们发现几个感兴趣的通道的精确表征，并应用该方法建立几个逆边界上的所有相位不敏感玻色子通道的私人传输能力。
2017-01-12 cs.IT math.IT quant-ph
Large-scale and High-speed Privacy Amplification for FPGA-based Quantum Key Distribution
基于FPGA的量子密钥分发系统是量子密钥分发系统的一个重要发展方向。它具有实时性好、功耗低、集成度高等优点。在量子密钥分发系统中，隐私放大是保证量子密钥分发安全性的重要环节。现有的基于FPGA的隐私放大方案存在一个缺点，即这些方案（最佳方案116Mbps@10^6）的吞吐量和输入大小远低于其他平台上的方案（最佳方案1Gbps@10^8）。利用多线性模哈希-模算术哈希（MMH-MH）PA和数论变换（NTT）算法设计了一种新的基于FPGA的量子密钥分发PA方案。新的功率放大器方案，命名为大规模和高速（LSHS）的功率放大器方案，设计了一个乘法可重用的结构和三个关键单元，以提高性能。该方案将PA的输入规模和吞吐量提高了一个数量级以上。该方案的吞吐量和输入大小（1Gbps@10^8）与其他平台上的吞吐量和输入大小相当。
2021-07-02 quant-ph
Noise Tolerance of the BB84 Protocol with Random Privacy Amplification
我们证明了BB84协议是安全的，在相同的错误率下，其密钥速率比Mayer估计的高。因此，该协议的可容忍错误率从7.5%增加到11%。我们还将这种方法扩展到在每个基础上分别估计错误率的情况，这使我们能够安全地共享更长的密钥。
2005-06-24 quant-ph
Secure bound analysis of quantum key distribution with non-uniform random seed of privacy amplification
精确的量子密钥分发（QKD）安全边界分析是实现QKD系统的关键。现有的安全边界分析方法没有考虑随机数种子均匀性对隐私放大的影响。基于最小熵理论，提出并证明了非均匀随机数种子的量子剩余哈希引理，并在此基础上给出了非均匀随机数种子的量子密钥分发安全界的精确分析.以双诱饵BB84协议为例，仿真了随机数种子均匀性对QKD系统安全边界的影响。实验结果表明，当随机数发生器的平均最小熵小于0.95时，QKD系统的安全边界将受到严重影响。
2022-07-18 quant-ph
Towards the Impossibility of Non-Signalling Privacy Amplification from Time-Like Ordering Constraints
本文在仅允许系统内部沿时间向前发送信号的类时顺序约束下，证明基于非信令假设的隐私放大不可能性结果仍然成立，从而缩小了理论假设与物理可实现条件之间的差距。
2012-09-04 cs.CR quant-ph
Quantum key distribution with delayed privacy amplification and its application to security proof of a two-way deterministic protocol
隐私放大（PA）是量子密钥分发（QKD）中一个重要的后处理步骤，用于去除窃听者可能拥有的关于最终密钥的任何信息。在本文中，我们考虑延迟PA的最终密钥使用后，在一次一密加密，并证明其安全性。我们证明了延迟PA的安全性和密钥生成速率不受影响。延迟PA有两个应用：它作为一种工具，大大简化了安全性证明的QKD与双向量子信道，也是有用的QKD网络与可信中继。为了说明延迟PA思想的强大功能，我们使用它来证明基于量子位的双向确定性QKD协议的安全性，该协议使用四个状态和四个编码操作。
2012-03-09 quant-ph
The impossibility of non-signaling privacy amplification
本文指出Barrett等人提出的基于非信号假设的量子密钥协议存在容错和效率缺陷，并证明针对最重要的非局域行为及任意哈希函数，非信号保密性的隐私放大是不可能的。
2009-06-25 quant-ph
Quantum error correcting codes based on privacy amplification
Calderbank-Shor-Steane（CSS）量子纠错码是基于相互对偶包含的经典码对而设计的。这种代码的显式结构的大块长度和良好的纠错性能是不容易找到的。在本文中，我们提出了一个CSS码的建设，它结合了一个经典的代码与两个通用的哈希函数。我们表明，使用Renner和Koenig的结果，这样的代码的通信速率接近散列界的张量功率的泡利信道在大块长度的限制。虽然位翻转错误可以像所使用的经典码一样有效地解码，但是有效地解码相位翻转错误的问题仍然是开放的。
2008-08-10 quant-ph
High-speed Implementation of FFT-based Privacy Amplification on FPGA in Quantum Key Distribution
保密放大（PA）是量子密钥分发（QKD）中的一个重要过程，它能从通信双方相同的纠错密钥中产生出窃听者仅具有可忽略信息的密钥。随着离散变量量子密钥分配（DV-QKD）系统重复频率的不断提高，PA的处理速度已成为制约DV-QKD系统安全密钥速率的瓶颈。基于Toeplitz Hash函数的PA由于其简单性和并行性而被广泛采用。由于该算法可以用快速傅立叶变换（FFT）来加速，因此在此基础上提出了一种适用于现场可编程门阵列（FPGA）的PA改进方案。本文改进了基于FFT的自定义算法，显著减少了计算次数和读写内存操作。在Xilinx Virtex-6 FPGA上实现，验证了算法的正确性。同时，通过实际实验，改进方案在FPGA上的处理速度比经典Toeplitz散列方案提高了近一倍。
2018-09-21 quant-ph
Rethinking quantum smooth entropies: Tight one-shot analysis of quantum privacy amplification
RIKEN Hakubi Research Team, RIKEN Pioneering Research Institute (PRI) and RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（RIKEN 博慧研究团队、RIKEN 先锋研究所（PRI）和 RIKEN 量子计算中心）；Department of Electrical and Computer Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学电气与计算机工程系）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）
本文提出改进的量子隐私放大一 shot 随机性提取刻画，强化了已知的一 shot 边界并统一推导了最紧的渐近约束。主要工具是通过测量提升经典平滑发散的新类平滑条件熵。
2026-09-02 cs.IT math-ph math.IT
Quantum capacity amplification via privacy
本文通过私有信道研究量子容量放大，提出基于Holevo信息的充分条件，给出具体阈值，并构造量子容量消失但私有容量无界的信道，证明容量放大与反降解信道集合的度量分离。
2025-10-28 cs.IT math-ph math.IT
Tight Exponential Analysis for Smoothing the Max-Relative Entropy and for Quantum Privacy Amplification
本文推导了基于纯化距离平滑最大相对熵的精确渐近指数，并应用于量子隐私放大，在高随机性提取速率下确定了精确安全指数，同时揭示了低速率下界非紧的现象。
2023-06-01 cs.IT math-ph math.IT
Exploiting the randomness of the measurement basis in quantum cryptography: Secure Quantum Key Growing without Privacy Amplification
我们认为Alice和Bob选择测量基的随机性为量子密码学提供了一个额外的重要资源。作为一个具体的应用，我们提出了一种新的量子密钥分发（QKD）协议，该协议通过在密钥筛选过程中对经典信道上发送的信息进行加密来增强BB84方案。我们表明，在长密钥的限制下，这个过程可以防止窃听者重现合法用户进行的筛选过程。窃听者无法筛选通过窃听量子信道收集的信息，这减少了窃听者可以从筛选的密钥上获得的信息量。我们进一步表明，所提出的协议是自我维持的，从而允许增长的秘密密钥。
2004-08-30 quant-ph
Making the most of leftovers: Improved privacy amplification for quantum key distribution
National University of Singapore（新加坡国立大学）；RIKEN Hakubi Research Team, RIKEN Pioneering Research Institute (PRI) and RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所惠比研究团队、理学前瞻性研究机构及理子量子计算中心）；Centre for Quantum Technologies（量子技术中心）
本文通过细化Regula和Tomamichel的剩余哈希引理，改进量子密钥分发的隐私放大界，在有限块体制下从相同实验数据中提取更多密钥，优于熵累积技术。
2026-10-01 quant-ph
Combining Error Verification and Privacy Amplification in Quantum Key Distribution
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Université de Montréal（蒙特利尔大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本研究针对量子密钥分发协议，提出将错误验证与隐私放大合并为单步哈希过程的方案，证明其在密钥率不变、安全参数微调下可保证安全性，能降低经典后处理等的复杂度与资源需求。
2026-10-09 quant-ph
A QKD Protocol Extendable to Support Entanglement and Reduce Unauthorized Information Gain by Randomizing the Bases Lists with Key Values and Invalidate Explicit Privacy Amplification
本文对量子密钥分发中的BB84方案进行了改进。原方案的缺点是在公开公布未加密的基表时，窃听者可以获得更多的信息。密钥的安全性以最终密钥长度为代价。我们的目标是利用准备（测量）的基础和编码（观察）的比特值的随机性，以便在它们通过公共信道进行通信之前随机化基础列表。给出了该方案的安全性证明，并证明了与BB84及其其他扩展相比，Eve对该方案的信息增益较小。此外，分析了我们的建议本身的可行性，并支持基于纠缠的量子密钥分配。我们的协议的性能进行了比较的上限和下限的可容忍的误码率。我们还量化的信息增益（由夏娃）数学使用熟悉的方法的概念香农熵。本文从多址量子信道的干扰角度对Eve的攻击进行了建模。此外，本文还暗示了一般的“测量和验证”协议中单独的隐私放大步骤的无效性。
2005-03-02 quant-ph
Privacy Amplification in Quantum Key Distribution: Pointwise Bound versus Average Bound
为了实用，量子密码术不仅必须提供保密性保证，而且必须提供有用的、足够大的吞吐量值。广义隐私放大的标准结果只在窃听者可用的互信息的平均值上产生上界。不幸的是，这一结果本身是不够的加密应用。一个天真的应用程序的标准结果导致一个错误的结论，一个可接受的上界的互信息已经实现。它是互信息上的边界的逐点值，与某些特定散列函数的使用相关联，对应于实际实现。我们提供了一个完全严格的数学推导，说明如何获得一个密码可接受的上限上的实际，逐点值的互信息。与平均互信息的上界不同，逐点互信息的上界的值和密钥被压缩的比特数由两个不同的参数指定，并且逐点情况下的上界的实际实现必然与特定的故障概率相关联。这些参数之间的约束，以及它们的值对系统吞吐量的影响，以前没有分析过。我们表明，必要的缩短的密钥所规定的密码正确，逐点的界限，仍然可以产生可行的吞吐率，这将是有用的，在实践中。
2001-08-02 quant-ph
Strong converse Exponents of Partially Smoothed Information Measures
本文确定了部分平滑信息测度在纯量子态和经典态下的精确强逆指数，揭示其非统一性，并应用于量子数据压缩、随机性提取及经典态分裂等任务。
2025-05-09 quant-ph
Large-Scale FPGA-Based Privacy Amplification Exceeding $10^8$ Bits for Quantum Key Distribution
本文提出并实现了一种基于FPGA的大规模隐私放大方案，支持超过$10^8$比特的输入输出规模，通过新算法显著缓解QKD中的有限尺寸效应并提升安全密钥率。
2025-03-12 quant-ph
One Key Good, L Keys Better: List Decoding Meets Quantum Privacy Amplification
PES University（PES大学）
本文提出列表隐私放大(LPA)，在量子密钥分发中通过列表提取提升密钥长度，证明量子列表剩余哈希引理，展示其在BB84型QKD中的应用及优势。
2026-03-18 cs.CR quant-ph
"Pretty strong" converse for the private capacity of degraded quantum wiretap channels
在最近针对可降解量子信道的量子和私有容量的“相当强”的逆[Morgan/Winter，IEEE Trans. Inf. Theory 60（1）：317-333，2014]的脉络中，我们使用相同的技术，特别是最小熵的演算，来示出针对降级的经典-量子-量子（cqq-）窃听信道的私有容量的相当强的逆，其推广了Wyner的降级的经典窃听信道的模型。虽然结果不是完全紧密的，在错误和隐私参数的区域（逆界对于其成立）与更大的不适用区域之间留下一些间隙，但是它代表了朝向理解窃听信道的强逆的进一步步骤[cf. Hayashi/Tyagi/Watanabe，arXiv：1410.0443 for the classical case].
2016-04-26 cs.IT math.IT quant-ph
Overcoming Noise Limitations in QKD with Quantum Privacy Amplification
本文实验证明量子隐私放大（QPA）通过提升分布式纠缠质量，有效提高QKD安全密钥率，并能在高噪声下生成密钥，为全球量子网络奠定基础。
2024-08-22 quant-ph
On Strong Converse Bounds for the Private and Quantum Capacities of Anti-degradable Channels
本文针对反退化量子信道，证明了私密经典容量在特定误差与隐私参数条件下为零的强逆界，并给出量子容量强逆界的一个简化证明，从而更清晰地刻画了量子通信的基本极限。
2025-07-21 cs.IT math.IT quant-ph
Effects of single-qubit quantum noise on entanglement purification
研究了量子保密放大协议在量子噪声作用下的稳定性。我们假设E91协议由两个通信方（Alice和Bob）使用，窃听者Eve使用各向同性的Bužek-Hillery量子复制机来提取信息。纠缠纯化，然后由爱丽丝和鲍勃通过量子隐私放大协议，我们提出了一个系统的数值研究的影响，所有可能的单量子比特噪声信道上这个协议。我们发现，作为纯化步骤的数量的函数的纯化状态的保真度的定性行为和可以容忍的协议强烈依赖于特定的噪声通道的噪声的最大水平。这些结果为量子保密放大协议的实验实现提供了有价值的信息。
2005-11-23 quant-ph
Fully passive entanglement based quantum key distribution scheme
在基于纠缠的量子密钥分发（QKD）系统中，通常可以利用无源光器件实现纠缠光子对的产生和测量基的随机选择。然而，辅助随机数对于进行隐私放大过程仍然是强制性的。本文提出了一种基于量子纠缠的全被动量子密钥分配方案，该方案从测量基失配的纠缠光子对的探测事件中提取用于隐私放大的认证随机比特。这些随机比特的隐私性可以通过估计筛选密钥中的相位误差率来证明。从测量基失配光子中提取认证随机数的思想可以扩展到所有实际的QKD方案。
2021-11-05 quant-ph
Operational Interpretation of the Sandwiched Rényi Divergence of Order 1/2 to 1 as Strong Converse Exponents
本研究为阶数在1/2到1之间的夹心Rényi散度提供了运算解释，将其与量子任务的精确强逆指数相关联，涵盖平滑化、隐私放大和解耦，首次给出了该参数区间散度的精确运算意义。
2024-05-28 cs.IT math-ph math.IT
