Device-independence for two-party cryptography and position verification
量子通信已经证明了它在量子密码学中的有用性，远远超过了量子密钥分发。一个领域是双方密码学，其目标是允许可能不信任对方的两方解决联合任务。另一个有趣的应用是基于位置的密码学，其目标是使用实体的地理位置作为其唯一的识别凭证。不幸的是，这些协议的安全性不可能对抗所有强大的对手。然而，如果我们对对手施加一些现实的物理约束，则存在可以证明安全性的协议，但到目前为止，这些协议依赖于在协议期间执行的量子操作的知识。在这项工作中，我们给出了设备无关的安全性证明的两方密码和位置验证的无记忆设备在不同的物理约束下的对手。我们通过观察Bell违规来评估设备的质量，并且我们表明可以实现任何违反Clauser-Holt-Shimony-Horne不等式的安全性。
2016-06-28 quant-ph
Device-independent security of quantum cryptography against collective attacks
我们提出了最佳集体攻击的量子密钥分发（QKD）协议在“设备无关”的安全方案，其中没有假设的方式QKD设备的工作或他们操作的量子系统。我们的主要结果是一个紧约束的Holevo信息之间的授权方和窃听者，作为一个函数的金额违反贝尔型不等式。
2007-06-25 quant-ph
Seedless extractors for device-independent quantum cryptography
本文提出一种设备无关量子密码学中无需种子且可抵抗无界量子对手的随机性提取方法，以贝尔违背替代最小熵作为提取承诺，并给出完整安全性证明。
2025-02-27 quant-ph
Two-way Protocol for Quantum Cryptography with Imperfect Devices
在单光子不完全产生和检测的假设下，研究了一个确定性量子通信方案LM05 [1]在有耗信道中的安全性.结果表明，该方案允许可加密安全比特的速率高于BB84 [2]。我们报告的第一个实施LM05与弱脉冲。
2006-05-11 quant-ph
Device-Independent Quantum Cryptography for Continuous Variables
我们提出了第一个设备无关的连续变量量子密码协议。我们的方案是基于Gottesman-Kitaev-Preskill编码方案，其中一个量子比特被嵌入在量子谐振子的无限维空间中。离散变量设备无关的量子密钥分发的新应用，这种编码，使连续变量模拟。由于该协议的安全性是基于离散变量的，因此我们默认继承了针对集体攻击的安全性，并且在某些无记忆假设下继承了一致攻击的安全性。我们发现，我们的协议是有效的，在相同的距离作为其离散变量对应，除了我们能够利用高效率的商用探测器，在大多数情况下，只需要零差检测。这提供了消除与贝尔不等式相关的漏洞的困难的潜力。
2014-05-27 quant-ph
Analytic Rényi Entropy Bounds for Device-Independent Cryptography
本文提出一种解析求解Rényi熵密钥率优化问题的方法，为基于CHSH博弈的设备无关密码协议获得更紧致的有限尺寸安全证明与密钥率。
2025-07-10 quant-ph
Device-independent two-party cryptography secure against sequential attacks
双方密码学的目标是使Alice和Bob两方能够在不需要相互信任的情况下解决共同的任务。这类任务的例子是对数据库的私人访问和安全识别。量子通信通过发送比对手在特定时间范围内可以存储的更多的信号，为噪声存储模型中的所有这些问题提供了安全性。在这里，我们开始研究设备无关协议的两方密码在噪声存储模型。具体来说，我们提出了一个相对容易实现的协议，称为弱字符串擦除的密码构建块，并证明其安全性，即使在协议中使用的设备是由不诚实的一方准备。设备无关的两方密码学是具有挑战性的事实，爱丽丝和鲍勃不信任对方，这需要新的技术来建立安全性。我们充分分析的情况下，无记忆设备（顺序攻击是最佳的）和顺序攻击的情况下，任意设备。证明的关键成分，这可能是独立的利益，是一个明确的（和紧密的）之间的关系，违反Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式观察到的爱丽丝和鲍勃和不确定性所产生的爱丽丝对鲍勃谁是被迫测量他的系统之前，发现爱丽丝的设置（猜测与测量后的信息）。特别是，我们表明，安全是可能的任意小的违规行为。
2016-05-09 quant-ph
Memory effects in device-dependent and device-independent cryptography
本文指出跨轮次记忆效应即使在单次设备依赖 QKD 中也会破坏非 IID 安全性证明，并联系 DIQKD 公开宣告攻击说明其核心挑战。
2023-08-15 quant-ph
Quantum discord as a resource for quantum cryptography
量子不和谐是安全的量子密钥分发所需的最小二分资源，是一种等价于非正交性的密码学原语。它的作用在依赖于设备的量子密码学中变得至关重要，在这种密码学中，准备和检测噪声（各方都无法进入）的存在可能非常强烈，以至于阻止纠缠的分布和蒸馏。纠缠的必要性在设备无关的量子密码学的更强场景中得到了重申，其中所有的噪声源都归因于窃听者。
2014-08-11 quant-ph
A direct product theorem for quantum communication complexity with applications to device-independent cryptography
我们给出了$l$参与者谓词$\mathsf{V}$的纠缠辅助交互量子通信复杂度的直积定理。特别是，我们表明，对于一个分布$p$是产品的$l$球员的输入集，任何纠缠辅助量子通信协议的成功概率计算$\mathsf{V}$的$n$副本，其通信是$o(\log(\mathrm{eff}^*(\mathsf{V},p))\cdot n)$，下降呈指数$n$。这里，$\mathrm{eff}^*(\mathsf{V}, p)$是由Laplante、Lerays和Roland（2014）引入的量子效率或划分界限的分布式版本，其是相对于$p$计算$\mathsf{V}$的单个副本的分布式量子通信复杂度的下限。将我们的直积定理应用于小型通信和与$\mathrm{eff}^*$相关的技术，我们证明了在不假设设备不泄露任何信息的情况下进行设备无关（DI）量子密码是可能的。首先，我们分析了Jain，Miller和Shi（2020）给出的并行DI量子密钥分发协议，并表明当该协议与Magic Square游戏的$n$副本兼容时，即使存在$O(n)$位泄漏，也可以从中提取$Ω(n)$位密钥。其次，我们证明了可以进行Jain，Miller和Shi协议的顺序版本，这为具有泄漏的QKD提供了更好的密钥速率，并且让我们进行具有泄漏的顺序DI随机性扩展（即使没有泄漏，也不知道如何进行并行DI随机性扩展）。第三，我们证明了…
2023-01-20 cs.CC quant-ph
Reliable Entropy Estimation from Observed Statistics for Device-Independent Quantum Cryptography
Institute for Quantum Information, RWTH Aachen University（亚琛工业大学量子信息研究所）；Institut für Theoretische Physik, Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所）
本文提出一种基于NPA层级半定规划的数值框架，仅凭观测统计量即可高效计算设备无关量子密码中的条件熵下界，为噪声场景下的随机性提取提供可证明的安全保障。
2026-10-15 quant-ph
Finite size analysis of measurement device independent quantum cryptography with continuous variables
研究了有限尺寸效应对连续变量（CV）与测量设备无关（MDI）量子密钥分发（QKD）密钥速率的影响。受[Rupert \textit{et al.} Phys. Rev. A \textbf{90}，062310（2014）]中开发的参数估计技术的启发，我们将其用于研究CV-MDI-QKD，并且假设现实的实验条件，我们分析有限尺寸效应对密钥速率的影响。我们发现，增加块的大小，协议的性能收敛到理想的，$10^{6}$和$10^{9}$数据点之间的块大小已经可以提供一个关键速率$\sim10^{-2}$位/使用在大都市的距离。
2017-09-11 quant-ph
Fully general device-independence for two-party cryptography and position verification
设备无关的量子加密允许安全性，即使用于执行协议的设备是不可信的-无论这是由于实现中的未知缺陷，还是因为对手自己构建它们来破坏协议的安全性。虽然设备无关性在量子密钥分发领域受到了广泛关注，但对于一般协议却知之甚少。在这里，我们介绍了一个新的模型，设备独立的两方协议和位置验证的噪声存储模型。这是第一次，我们证明了这样的协议是安全的，在最一般的设备无关的模型中，设备可以有任意的内存，状态和测量。在我们的分析中，我们对[arXiv：1607.01796]中开发的一个漂亮的新工具进行了轻微的修改，称为“熵累积定理”。更重要的是，我们分析的协议只使用简单的准备和测量，并且可以使用任何能够执行CHSH Bell测试的实验装置来实现。具体地说，对于任何违反CHSH不等式的情况都可以实现安全性，其中更高的违反仅导致执行协议所需的轮数减少。
2020-12-07 quant-ph
High-rate and computationally-efficient seedless extractors for device-independent quantum cryptography
University College London（伦敦大学学院）；Quantinuum；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院伦敦纳米技术中心）
提出一种基于截断方法的无种子提取器新证明技术，以渐近消失的轮次比例估计协议参数，实现每单重态一个密钥比特的最优速率。
2026-08-10 quant-ph
Measurement-device-independent quantum cryptography
理论上，量子密钥分发（QKD）提供了基于物理定律的信息理论安全。然而，由于现实生活中实现的不完善性，QKD的理论和实践之间存在很大的差距，最近已经被几个量子黑客活动所利用。为了填补这一空白，一种新的方法，称为测量设备无关的量子密钥分配（mdiQKD），已被提出。它可以从测量单元中删除所有的边信道，可以说是QKD系统中最脆弱的部分，从而为安全的QKD实现提供了一条清晰的途径。在这里，我们回顾了mdiQKD框架的最新发展，以及它的假设，优点和缺点。
2015-01-07 quant-ph
Memory Attacks on Device-Independent Quantum Cryptography
设备无关的量子密码方案旨在仅基于所使用的任何组件的输出统计来保证用户的安全性，而无需验证其内部功能。由于这将保护用户免受不可信或不称职的制造商，破坏或设备退化，这个想法引起了很大的兴趣，并提出了许多设备无关的计划。在这里，我们确定了依赖于安全实验室之间的公共通信的设备独立协议的一个关键弱点。不受信任的设备可能会记录它们的输入和输出，并在以后的运行期间通过公开讨论的输出来泄露有关它们的信息。因此，重用设备会危及协议的安全性，并有泄露秘密数据的风险。可能的防御措施包括安全地销毁或隔离使用过的设备。然而，这些都是昂贵的，往往是不切实际的。我们提出了其他更实用的部分防御，以及一个新的协议结构的设备无关的量子密钥分发，旨在实现组合安全的情况下，双方使用少量的设备，反复共享密钥与对方（没有其他方）。
2013-08-06 quant-ph
Device-independent dimension leakage null test on qubits at low operational cost
本文提出一种装置无关且实验成本低的量子比特二能级空间零检验方法，并在IBM Quantum上验证其可行性，发现大多数量子比特显著偏离二能级模型，表明存在超出已知效应的泄漏来源。
2024-10-09 quant-ph
Self-consistent tomography and measurement-device independent cryptography
在量子力学中，一个经常出现的问题是要么估计量子系统的状态，要么估计应用于它的测量算符，如果我们希望同时估计两者，那么困难在于状态和测量总是同时出现：要估计状态，我们必须使用测量;要估计测量算符，我们必须使用状态。这种量子估计实验的数据以测量频率的形式出现。理想地，测量的平均频率可以归因于平均状态和平均测量算子。如果不是这种情况，我们有相关的状态准备和测量（SPAM）错误。我们扩展了一些测试，以检测这种相关的错误，适用于加密的情况下，双方信任他们的个人状态，但不对联合状态进行测量。
2020-06-11 quant-ph
Entropy bounds for multiparty device-independent cryptography
基于分布式纠缠的多方量子密码技术将在未来的量子网络中得到自然的应用。许多多部设备无关（DI）协议（如DI会议密钥协商）的安全性依赖于以窃听者的信息为条件的各方结果的冯诺伊曼熵的边界，假定违反多部贝尔不等式。我们考虑三方测试Mermin-Ardehali-Belinskiii-Klyshko（MABK）不等式，并通过限制单方结果的条件熵和双方结果的联合条件熵来证明其结果的隐私性。从前者的约束，我们表明，真正的多体纠缠是必要的，以证明一方的结果的隐私，而后者显着改善以前的结果。我们得到的熵界由于两个一般结果的独立利益。第一个方案大大简化了$N$ -partite Bell方案的量子设置。第二种方法给出了任意$N$ -量子比特态违反MABK不等式的上界，作为态参数的函数。
2020-12-18 quant-ph
Bounds on Petz-Rényi Divergences and their Applications for Device-Independent Cryptography
本文将变分方法应用于Petz-Rényi散度，结合完全Rényi熵累积定理提高了设备无关协议的有限尺寸密钥率，并推导出超越已知界限的DIQKD协议噪声容忍度。
2024-08-22 quant-ph
Quantum Cryptography Using Single Particle Entanglement
提出了一种基于单粒子态与真空态纠缠的量子密码方案。该方案利用线性光学器件来检测真空态和单粒子态的叠加。窃听者的存在可以通过使用贝尔不等式的变体来检测。
2003-01-23 quant-ph
A Monogamy-of-Entanglement Game With Applications to Device-Independent Quantum Cryptography
我们考虑一个博弈，在这个博弈中，两个独立的实验室合作准备一个量子系统，然后被要求猜测第三方在该系统上随机进行测量的结果。直觉上，根据不确定原理和纠缠的一夫一妻制，两个参与者同时成功猜对结果的概率是有界的。我们感兴趣的问题是，当许多这样的游戏并行执行时，成功概率如何缩放。我们表明，任何策略，最大限度地提高概率赢得每一个游戏单独也是最佳的平行重复的游戏。我们的结果表明，最佳的猜测概率可以实现不使用纠缠。我们探讨这一结果的几个应用。首先，我们表明，它意味着安全的标准BB84量子密钥分发时，接收方使用完全不可信的测量设备，即我们表明，BB84是单侧设备无关。其次，我们展示了我们的结果可以用来证明一轮位置验证方案的安全性。最后，我们推广了一个著名的猜测概率的不确定性关系到量子边信息。
2013-10-03 quant-ph
Robustness of implemented device-independent protocols against constrained leakage
本文针对设备无关协议在设备间存在受限信息泄漏时的安全性问题，提出适用于近期DI协议演示的受限泄漏模型和兼容现有证明技术的分析方法，并量化了保持正密钥率所允许的泄漏量。
2023-07-04 quant-ph
Impact of leakage on the dynamics of a ST$_0$ qubit implemented in a Double Quantum Dot device
Tecnun - University of Navarra（塔库纳-纳瓦拉大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室）；Hitachi Cambridge Laboratory（日立剑桥实验室）
研究双量子点器件中ST₀量子比特动力学受泄漏影响，揭示泄漏对相位偏移和旋转精度的影响，为提升量子计算相干性和容错算法提供理论支持。
2026-02-27 quant-ph
Exploring the role of Leggett-Garg inequality for quantum cryptography
在密码学的上下文中，贝尔型不等式的时间版本的早期未探索的应用在这里显示在设备无关（DI）场景中。利用Leggett-Garg不等式（LGI）证明了量子密钥分发（QKD）方案的抗窃听安全性。这通常涉及更高维度的攻击，标准BB84协议对此不安全。为此，我们调用一个适当的形式的LGI。虽然密钥生成是通过通常的Bennett-Bennard 1984（BB84）方法完成的，但针对设备攻击的安全检查是通过测试是否违反这里使用的特定形式的LGI来提供的。
2016-02-24 quant-ph
Experimental quantum cryptography with single photons and imperfect devices
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Department for Quantum Technology, University of Münster（明斯特大学量子技术系）；Institute for Physics and Astronomy, Technical University of Berlin（柏林工业大学物理与天文学研究所）；Toshiba Europe Ltd.（东芝欧洲有限公司）；Advanced Quantum Light Sources GmbH（先进量子光源有限公司）；Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Devices, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences（中国科学院半导体研究所光电材料与器件重点实验室）
研究利用半导体量子点光源单光子结合动态偏振态编码实现BB84协议，考虑单光子源及接收器的不完美性与误差范围，证明其安全性并分析性能，展现竞争力，为QKD实用无漏洞实现铺路。
2026-07-22 quant-ph
Quantum cryptography using balanced homodyne detection
我们报道了一个实验量子密钥分发，利用平衡零差检测，而不是光子计数，检测弱脉冲的相干光。尽管我们的方案固有地具有有限的错误率，但它允许在室温下仅使用传统设备对透射光进行高效检测和量子态测量。当平均光子数为0.1时，获得了0.08的错误率和0.76的“有效”量子效率。
2010-09-10 quant-ph
Quantum Leakage from Shamir Sharing with Correlated Resources
本文研究Shamir秘密共享中相关资源导致的量子泄漏，证明在足够份额和混合条件下泄漏态迹距离指数小，并给出独立设备-参考对的最优指数基数，从而提供安全保证。
2026-11-05 quant-ph
A Practical Trojan Horse for Bell-inequality-based Quantum Cryptography
量子密码学，或者更准确地说，量子密钥分发（QKD）是基于使用无条件安全的"量子信道“在两个用户之间共享密钥。QKD设备的制造商可以有意或无意地使用（半）经典信道而不是量子信道，这将消除所谓的无条件安全性。一个示例是BB84协议，其中量子信道可以以单光子的偏振来实现。这里，使用几个光子而不是一个光子来编码密钥的每个比特提供了一个类似但不安全的系统。对于基于违反贝尔不等式的协议（例如，Ekert协议），情况有些不同。虽然一些作者提到了这种可能性，但通常认为（半）经典信道的实现将与量子信道的实现显著不同。这里，将使用与光子偏振Ekert QKD中使用的相同的物理设置给出反例。由于物理实现是相同的，制造商可以将此修改作为特洛伊木马程序包含在制造的系统中，由窃听者随意激活。因此，密码学的古老真理仍然存在：你必须信任你的加密设备的制造商。即使你违反了贝尔不等式。
2003-03-17 quant-ph
Gaps between equations and experiments in quantum cryptography
量子密钥分发的安全性证明是关于用量子力学的数学语言编写的模型的命题，问题是在安全性实验中将这些模型与实际设备联系起来。为了探讨这个问题，我们适应维特根斯坦的语言游戏的方法来查看量子语言在其应用到实验活动，涉及发送和接收设备。我们勾勒出一些概念，用来思考与实验相关的模型，而不假设实验符合任何模型，包括一个量子力学模型包围另一个量子力学模型的概念。对于任何符合给定实验结果并暗示密钥安全性的模型，都存在一个符合相同结果但否认该安全性的包络模型。结果，方程和实验中设备记录的行为之间存在着差距，只有借助逻辑和测量数据无法达到的东西才能弥合差距，这个词被称为猜测。虽然这种对猜测的认识鼓励了窃听，但在反馈回路的设计中对猜测的相关认识可以帮助发送器和接收器减少其对窃听的脆弱性。
2016-10-04 quant-ph
Trojan-horse attacks threaten the security of practical quantum cryptography
窃听者Eve可以通过从量子信道发送明亮的光并分析背反射来探测量子密钥分发系统。我们提出并实验证明了安装这样的木马攻击的设置。作为原理证明，我们在对ID~Quantique的量子密码系统Clavis 2的操作中展示了它。仅用几个反向反射的光子，伊芙就以高于90%的概率识别出鲍勃的秘密基选择，从而识别出Scarani-Acín-Ribordy-Gisin 2004协议中的原始密钥位。这显然会破坏密码系统的安全性。不幸的是，在Clavis 2中，Eve的明亮脉冲有一个副作用，即在Bob的单光子探测器中引起高水平的后脉冲，导致高量子比特错误率，有效地保护了这个系统免受我们的攻击。然而，在配备了具有较少噪声但真实特性的检测器的Clavis 2类系统中，存在密钥正泄漏的攻击策略。我们通过数值模拟证实了这一点。窃听设置和策略都可以推广到攻击大多数当前的QKD系统，特别是如果它们缺乏适当的保护措施。我们还提出了防止此类攻击的对策。
2014-06-23 quant-ph
Quantum Information Theory and Applications to Quantum Cryptography
对经典信息理论和量子信息理论作了简单的解释。更具体地说，它澄清了为什么香农熵被用来作为衡量经典信息和量子力学的简要回顾后，可以证明为什么密度矩阵是量子信息理论的主要工具。然后引入了冯诺伊曼熵，并借助它指出了经典信息理论与量子信息理论的一个重要区别：量子纠缠。此外，还讨论了量子测量的信息论解释。数据压缩，纠错和噪声信道传输的经典和量子的情况下，简单地证明。最后，利用上述理论对量子密码学进行了回顾，并探讨了商业化实现的可能性。
2002-01-14 quant-ph
Boosting device-independent cryptography with tripartite nonlocality
本文研究基于三方贝尔不等式的设备无关会议密钥协商和随机性扩展协议，推导熵下界并证明其性能显著优于两体协议，同时澄清多体纠缠并非多体DIRE的必要条件。
2023-04-12 quant-ph
Measurement-device-independent quantum key distribution
如何消除检测器侧信道攻击一直是量子密码学中的一个难题。在这里，我们提出了一个简单的解决方案-* 测量 * 设备无关的量子密钥分发。它不仅消除了所有探测器侧通道，还将传统激光器的安全距离增加了一倍。我们的建议可以实现与标准的光学元件，低检测效率和高损耗的通道。与之前的完全设备独立的QKD解决方案相比，我们的想法的实现不需要与量子比特放大器（基于隐形传态）或脉冲中光子数量的量子非破坏测量相结合的接近单位检测效率的检测器。此外，它的密钥生成速率比基于完全设备无关的QKD高出许多数量级。结果表明，即使探测器存在严重缺陷，200公里以上的长距离量子密码也将保持安全。
2012-05-28 quant-ph
Multi-Copy Security in Quantum Cryptography and More
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；NTT Research（NTT研究所）；NTT Social Informatics Laboratories, Tokyo, Japan（NTT社会信息学实验室）
针对不可克隆密码学中多副本安全性的空白，提出通用编译器，在单向函数假设下将抗共谋原语升级为多副本安全，并首次构造多副本安全的量子货币、单解密器加密及多挑战安全方案。
2026-10-06 cs.CR quant-ph
Continuous-variables quantum cryptography: asymptotic and finite-size security analysis
本论文主要研究两种连续变量量子密钥分发方案的有限尺寸分析。第一种是使用热状态的高斯调制的单向协议，另一种是测量设备无关的协议。为此，我们采用基于高斯变量的假设和由Ruppert等人[Phys.Rev.A90，062310（2014）]引入的中心极限定理的有效信道参数估计方法。此外，我们提出了一个可组合的安全性分析的测量设备无关协议的相干攻击的信道参数估计，是不是基于中心极限定理。我们还调查了，在渐近制度，一个不对称的情况下，认证方对窃听造成的快衰落信道。在这里，我们假设窃听者有完全控制的通信信道，并可以瞬间改变其transmittance在每次使用it.We假设一个简单的模型的均匀衰落和解决的情况下，单向协议，连续测量设备无关的协议在对称配置和星形网络扩展为三个用户。最后，我们扩展了使用任意数量的相位编码相干态的单向协议的渐近研究假设一个热损耗信道，而不使用高斯近似。
2019-06-12 quant-ph
Quantum Cryptography Using Various Reversible Quantum Logic Gates in WSNs
由于传感器节点部署在无线传感器网络的任何地方，因此它们的通信可以很容易地被监控。在这些网络中，消息保护和节点识别是非常重要的问题。因此，大规模网络的安全性需要有效的密钥分配和管理机制。量子密码学，特别是量子密钥分发是这样一种技术，它只在短距离内分配安全密钥。虽然不完全安全，但它通过使用纠缠交换和量子隐形传态提供了比传统方法更大的优势。可逆逻辑门，如CNOT，Toffoli，Fredkin等，在量子计算中具有基本的重要性。在我们的研究中，我们采用了EPR对分配方案的量子门，以克服恶意节点造成的敏感性。由于存储在传感器节点中的量子比特只能使用一次并且不能复制，因此即使节点受到损害，信息泄漏的风险也会降低。
2013-04-03 cs.CR cs.NI quant-ph
Multipartite quantum cryptography based on the violation of Svetlichny's inequality
多方密码术对于某些特定的任务是有用的。本文提出了一个量子密钥分发方案，在该方案中，三个独立的观察者可以安全地共享一组密钥，使用一个$3$粒子GHZ态序列。我们证明了Svetlichny不等式的违反可以用来测试窃听，即使窃听者可以完全控制两个参与者的测量结果，我们的方案仍然确保密钥分发的安全性。该方案可以很容易地推广到$N$ -participate密钥分发的情况，并且$N$ -participate Svetlichny不等式的违反保证了推广方案的安全性.由于GHZ态具有最大纠缠，其完美的一夫一妻制保证了协议的设备无关安全性。然而量子纠缠是一种易受攻击的资源，在传输过程中经常会发生衰减，因此我们需要在使用非最大纠缠态的量子态的情况下推导出我们协议的密钥速率。然后，我们计算的可提取的秘密密钥率的三方密钥分配协议的沃纳状态下的设备无关的情况下。我们发现，随着Werner态可见度的增加，可提取密钥率的值单调趋近于$1$，当Werner态变为GHZ态时，可提取密钥率的值达到最大值$1$.
2023-02-23 quant-ph
Quantum cryptography without detector vulnerabilities using optically-seeded lasers
量子密码学的安全性不断受到针对密码设置的真实组件的创造性攻击的挑战，并通过新的对抗措施来挫败它们。由于其高灵敏度和复杂的设计，探测器是最经常受到攻击的部件。最近的研究表明，可以利用来自独立光源的双光子干涉来避免在通信信道的两端使用检测器。这种新形式的检测安全的量子密码术，称为测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD），已被实验证明，但具有适度的交付密钥速率。在这里，我们介绍了一种新的脉冲激光播种技术，以获得高可见度的干扰增益开关激光器，从而执行量子密码学没有检测器的漏洞与前所未有的比特率，超过1 Mb/s。这比现有的实现方式提高了2到6个数量级，并首次将新方案作为量子安全通信的实用资源。
2015-10-01 quant-ph
Quantum Cryptography with Weak Measurements
在这篇文章中，我们提出了一个新的准备和测量量子密钥分发协议，从它的依赖筛选，或以其他方式后选择，检测结果，必要的量子信道误差估计。我们不是从筛选密钥的统计数据中估计夏娃与量子信道的耦合，而是从光子探测器在选择后立即对所有接收到的光子进行的微弱测量中推断出这一信息。我们证明了弱测量参数估计的准确性对合理的设备缺陷是鲁棒的，即使在对抗性环境中，因此可以从BB84的安全性分析中推断出该协议的渐近安全性。除了消除检测器基础相关的攻击，如检测器致盲，我们证明了这种新的准备和测量QKD协议是免疫一类非常强大的测量端设备攻击，也允许对手控制的弱测量结果给出两个适度的要求放在测量端设备。最后，我们比较了弱测量协议的诱饵状态版本的渐近可实现的安全密钥速率，并表明它基本上等于具有诱饵状态的BB84，并且对于实际系统参数，它显著高于MDI-QKD。
2017-02-24 quant-ph
Entanglement distribution over 150 km in wavelength division multiplexed channels for quantum cryptography
授予信息隐私权在我们的社会中至关重要，特别是在光纤通信网络中。量子密码学提供了一种独特的方法，可以在远程位置建立真正随机比特的相同字符串，其保密级别使用经典资源无法达到。然而，几个约束，如非优化的光子数统计和资源，探测器的噪声，和光损耗，目前限制了性能方面的可实现的密钥速率和距离。在这里，这些问题是解决使用的方法，结合了基本的和现成的技术资源。高质量的二分光子纠缠分布在150公里的光纤链路，利用波长解复用策略实现在最终用户的位置。它示出了如何符合率与所采用的电信信道的数量线性缩放，与值优于以前的实现几乎一个数量级。由于其潜在的可扩展性和与设备无关的策略的兼容性，该系统已经为真正的量子应用做好了准备，特别是基于纠缠的量子密码学。
2016-03-10 quant-ph
Simultaneous Haar Indistinguishability with Applications to Unclonable Cryptography
该研究提出同时态不可区分性问题，证明纠缠参与者无法区分独立与相同Haar随机态分布，以此首次构造标准模型下带量子密钥的不可区分安全不可克隆加密，还拓展至单解密者加密等领域。
2024-05-16 cs.CR quant-ph
Assumptions in Quantum Cryptography
量子密码学使用物理学和计算机科学的技术和思想。这些思想的结合使得量子密码的安全性证明成为一项复杂的任务。为了证明量子密码协议是安全的，对协议及其设备进行了假设。如果这些假设在实现中不合理，那么窃听者可能会破坏协议的安全性。因此，安全性在很大程度上取决于在协议的实现中做出了哪些假设以及这些假设的合理性。本文主要是对量子密码协议的安全性证明与实验实现之间的联系进行分析和阐述。特别是，我们专注于量子密钥分发：在两方之间分发一个秘密的随机密钥的任务。我们提供一个全面的介绍几个概念：量子力学使用的密度算子形式主义，量子密码学，和量子密钥分发。我们定义了量子密钥分发的安全性，并概述了几种数学技术，可以用来证明安全性或简化安全证明。此外，我们还分析了量子密码学中的假设，以及它们在实现中可能会或可能不会被证明是合理的。随着审查，我们提出了一个框架，量子密钥分配协议和他们的假设分解成几个类。协议类可用于阐明哪种证明技术适用于哪种协议。假设类可用于指定哪些假设在实现中是合理的，哪些假设可能被窃听者利用。讨论了作者的两个贡献：两个双向量子密钥分配协议的安全性证明和一个数据处理不等式的直观证明。
2015-05-11 quant-ph
Semi-device-independent quantum random number generator with a broadband squeezed state of light
该研究提出利用光的宽带压缩态构建半设备无关量子随机数发生器，依托压缩光的低涨落与随机性特征服务仿真和密码应用。
2024-04-16 quant-ph
Simulations of distributed-phase-reference quantum key distribution protocols
本文在ANSYS Interconnect平台上仿真了分布式相位参考量子密钥分发协议的实际实现，并评估了后闪光、木马及探测器致盲等窃听攻击。
2024-06-13 quant-ph
Chain rules for conditional entropies in quantum cryptography: limitations and improvements
Inria, ENS de Lyon, UCBL, LIP（法国国家信息与自动化研究所，里昂高等师范学院，里昂第一大学，信息处理实验室）；Télécom Paris, LTCI, Institut Polytechnique de Paris（巴黎电信学院，通信与电子学实验室，巴黎理工学院）
本文研究量子密码学中条件熵的链式法则，发现设备无关设置下自然收紧的链式法则不成立，但通过证明新的链式法则实现了中间改进，并基于此给出了Rényi熵累积定理的略微紧化版本。
2026-05-28 quant-ph
Effect of source tampering in the security of quantum cryptography
信源的安全性已成为量子密码学中一个日益重要的问题。基于与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）框架，源成为潜在窃听者（Eve）唯一可利用的区域。相位随机化是大多数离散变量（DV）量子通信协议（例如，量子密钥分发、量子掷硬币、弱相干态盲量子计算等），违反这样的假设因此对这些协议的安全性是致命的。在本文中，我们展示了一个简单的量子黑客策略，使用商业和自制的脉冲激光器，Eve允许她主动篡改源并违反这样的假设，而不会留下痕迹。此外，我们的攻击也可以对连续变量（CV-）QKD有效，这是QKD协议的另一个主要类别，因为除了相位随机假设之外，其他参数（例如，强度）也可以改变，这直接决定了CV-QKD的安全性。
2015-08-21 quant-ph
Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution with Leaky Sources
与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）可以消除量子通信系统中的所有检测边信道。然而，安全性证明要求满足对源的某些假设。例如，这包括要求没有来自发射机的信息泄漏，不幸的是，这在实践中很难保证。在本文中，我们放松了这个不切实际的假设，提出了一个一般的形式证明的MDI-QKD泄漏源的安全性。有了这种形式主义，我们分析了两个突出的MDI-QKD方案的有限密钥安全性-一个对称的三强度诱饵状态MDI-QKD协议和一个四强度诱饵状态MDI-QKD协议-并确定其对从强度调制器和相位调制器的发射机的信息泄漏的鲁棒性。我们的工作表明，MDI-QKD是可行的，在一个合理的时间范围内的信号传输源是充分隔离。为实验人员在存在信息泄漏的情况下保证MDI-QKD实验实现的安全性提供了必要的参考。
2020-01-21 quant-ph
Quantum Cryptography with Imperfect Apparatus
量子密钥分发首先由Bennett和Escherard提出，它提供了一种可能的密钥分发方案，其安全性仅依赖于量子物理定律。到目前为止，该协议已被证明是安全的，即使在信道噪声和接收机的探测器故障，但如果使用的光子源是不完善的是脆弱的。在本文中，我们提出了一个新的概念，{ \it自检源}，这需要制造商的光子源提供一定的测试，这些测试的设计，如果通过，源是保证足够的安全性的量子密钥分发协议，即使测试设备可能不会建立在原来的规格。主要的数学结果是一个结构定理，它指出，对于希尔伯特空间中的任何状态，如果满足某些EPR型方程，则该状态本质上必须是EPR对的正交和。
1998-09-15 quant-ph
High-fidelity gates in a transmon using bath engineering for passive leakage reset
本文通过片上七阶切比雪夫滤波器将transmon泄漏态寿命降低三个数量级，同时保持量子比特寿命和门保真度，实现无源泄漏重置，将泄漏错误转化为可纠正错误。
2024-11-06 quant-ph
Quantum cryptography with an ideal local relay
我们考虑两个远程方通过两个量子信道连接到中继。为了生成密钥，它们将相干状态传输到中继器，在中继器中，这些状态受到连续变量（CV）贝尔检测。我们研究Alice信道无损的理想情况，即，该中继器位于她的实验室中，并且以单元效率执行贝尔检测。这种配置使我们能够探索CV测量设备无关（MDI）量子密钥分发（QKD）可实现的最佳性能。这对应于可信本地中继的限制，其中检测损失可以重新缩放。我们的理论分析得到了实验模拟的证实，其中假设理想的协调，每次使用10^-4个秘密比特可能分布在170公里处。
2015-09-03 quant-ph
Measurement-device-independent QSDC protocol using Bell and GHZ states on quantum simulator
安全密码协议是现代通信系统不可缺少的组成部分。它是通过密码学中的加密过程来实现的。在量子密码学中，量子密钥分发（QKD）是一种广泛流行的量子通信方案，它使双方能够建立可用于加密和解密消息的共享密钥。但是这种密码协议仍然存在安全漏洞，因为窃听者原则上仍然可以截取所有密文进行密码分析，并且密钥可能会泄露给窃听者，尽管这种情况很少发生。然而，存在一种更安全的量子密码方案，称为量子安全直接通信（QSDC）协议，其消除了密钥、加密和密文传输的必要性。它是一种独特的量子通信方案，其中秘密信息直接通过量子通信信道传输。在该方案中，我们使用了测量设备无关（MDI）协议，在通信过程中的所有量子态的测量是由一个第三方，可以是不可信的，甚至是窃听者。这消除了实际测量设备中的所有漏洞。在IBM Quantum Experience平台上，利用Bell态和GHZ态实现了MDI-QSDC协议，并实现了交换电路进行安全检查。
2020-07-01 quant-ph
Scalable quantum random number generator for cryptography based on the random flip-flop approach
对于智能手机、个人电脑和物联网设备等全球连接的设备，生成随机数的能力对于执行负责信息安全的加密协议至关重要。通常，随机数生成器应该是小的、鲁棒的、利用尽可能少的硬件和能量资源，但对于给定目的以足够高的速度（比特率）提供优异的随机性。在这项工作中，我们提出了一个量子随机数发生器（QRNG），它利用单光子雪崩二极管（SPAD）中的光电效应作为随机性的来源，并可扩展到任何所需的比特率。我们使用随机触发器的方法，其中随机位是通过随机触发器的周期性采样获得的。我们第一次详细研究这种方法，并发现，在两个主要的缺陷，偏差是由于硬件的缺陷，而自相关主要驻留与方法本身。SPAD与无源淬火和数字脉冲整形电路一起集成在硅芯片上，采用标准180 nm CMOS工艺。一个单独的FPGA芯片从检测信号中导出随机数。基本的QRNG单元仅由两个SPAD和几个逻辑电路组成，可以产生高达20 Mbit/s的信号，无需任何进一步的后处理即可通过NIST统计测试。该技术允许使用容易获得的工业工艺将QRNG集成在单个硅芯片上。
2021-02-24 quant-ph
The black paper of quantum cryptography: real implementation problems
物理定律在量子密钥分发（QKD）的安全性中起着至关重要的作用。这一事实经常被误解为QKD的安全性仅基于物理定律。正如专家们所知，事情更加微妙。我们回顾了实际QKD的进展，重点是（I）密钥分发的经典和量子实现所共有的信任元素;以及（II）最近强调的一些安全威胁，其中没有一个是不可挽回的（即，原则上可以使QKD安全）。这让我们猜测，这个领域，类似于非量子的现代密码学，将朝着两个方向分裂：那些追求实用设备的人可能不得不缓和他们的安全要求;那些追求终极安全的人可能不得不暂停他们的有用性要求。
2012-04-20 quant-ph
