The quantum capacity with symmetric side channels
我们提出了一个上界的量子信道容量，这是加性和凸。我们的界限可以被解释为一个通道的能力，高保真量子通信时，由一个家庭的通道，没有自己的能力。这一系列辅助通道，我们称之为对称侧通道，由对称映射到其输出和环境的所有通道组成。该界似乎相当紧，并且对于可降解的量子信道，它与无辅助信道容量一致。使用这种对称的侧信道容量，我们发现新的上界去极化信道的容量。我们还简要地指出了一个类似的概念蒸馏纠缠使用同一类的（单向）通道，产生的纠缠措施之一，是单调的本地操作与单向经典通信（1-LOCC），但不是在更一般的类本地操作与经典通信（LOCC）。
2008-08-28 quant-ph
The Pattern Matrix Method (Journal Version)
我们开发了一种新的和强大的通信下界，模式矩阵方法的技术。具体地说，固定一个任意函数f：{0，1}^n->{0，1}，设A_f是矩阵，其每一列都是f对变量x_1，x_2，.的某个子集的应用，x_{4n}。我们证明了A_f具有有界错误通信复杂性Ω（d），其中d是f的近似次数。这个结果在量子模型中仍然有效，不管先前的纠缠如何。特别地，它给出了一个新的和简单的证明Razborov的突破量子下界的不相交性和其他对称谓词。我们进一步刻画的差异，近似秩，和近似迹范数的A_f的充分研究的分析性质的f，广泛地推广了最近的几个结果，小偏差通信和不可知学习。本文的方法最近在多方通信复杂性方面取得了重要进展。
2009-06-23 cs.CC quant-ph
Modified Bennett-Brassard 1984 Quantum Key Distribution With Two-way Classical Communications
本发明提供的无基公告的量子密钥分发协议，采用双向经典通信对称纠缠纯化协议。改进后的密钥分配协议是无条件安全的，并且具有20%的可容忍错误率，比没有公开基声明的方案有更高的容错率。
2005-08-27 quant-ph
Satellite quantum communications when man-in-the-middle attacks are excluded
量子通信的一个应用是在称为量子密钥分发（QKD）的过程中传输量子比特以创建共享的对称加密密钥。与公钥-私钥加密相反，对称加密是安全的，不受（量子）计算攻击，即它提供前向安全性，因此对安全通信很有吸引力。在本文中，我们认为，对于自由空间量子通信，特别是与卫星的通信，如果假设可以通过经典的信道监测技术检测到中间人攻击，则可以实现简化的量子通信协议和硬件系统，以提供更高的密钥速率。我们称这些协议为光子密钥分发（PKD），以区别于标准的QKD协议。我们确定了三种类型的光子源和计算渐近密钥速率PKD协议，并比较他们的QKD同行。结果表明，PKD协议大约有两个更高的速率的一个因素，因为只有一个测量基础是使用，由于宽松的安全假设可以建立密钥在非常高的损失，而在QKD的隐私放大过程变得令人望而却步。
2019-04-24 quant-ph
Asymmetric quantum telecloning of d-level systems and broadcasting of entanglement to different locations using the "many-to-many" communication protocol
我们提出了一种广义的量子隐形传态：一个d能级系统的信息从N个空间分离的量子点到位于不同位置的M>N个接收器的所谓多对多量子通信。我们将非对称远距克隆的概念从量子比特扩展到d维系统。我们研究了利用局域1->2最优普适非对称泡利机传播纠缠，并证明了当采用对称泡利机时，两个最终纠缠态的纠缠度达到最大.利用非局部最优的通用非对称克隆机研究了纠缠的克隆，证明了对称克隆机可以最优地复制纠缠。采用“多对多”隐形传态方案，将两个观测者之间的纠缠分配给两对空间分离的观测者。
2003-03-11 quant-ph
Experimental demonstration of universal symmetric quantum telecloning
量子远程克隆是一种允许量子信息广播的多方量子通信协议。因此，它可以被看作是量子隐形传态的推广。然而，与量子隐形传态相比，它需要多体纠缠的资源。在这里，我们提出了一个实验演示的通用对称1->2量子遥克隆的量子比特通过四光子偏振纠缠。
2009-08-24 quant-ph
Quantum state discrimination in a PT-symmetric system
非正交量子态鉴别（QSD）在量子信息和量子通信中起着重要的作用。另外，与厄米量子系统相比，宇称-时间-（$\mathcal{PT}$ -）对称非厄米量子系统表现出了新颖的现象，引起了人们的广泛关注.在这里，我们实验证明了QSD在$\mathcal{PT}$对称系统（即，$\mathcal{PT}$ -对称QSD），通过在有损耗线性光学设置中使量子态在$\mathcal{PT}$ -对称哈密顿量下演化。我们观察到，两个初始非正交的状态可以迅速演变成正交的状态，所需的演化时间甚至可以是零提供的矩阵元素的哈密顿量变得足够大。我们还观察到，这种歧视的代价是量子态耗散到环境中。此外，通过比较$\mathcal{PT}$ -对称QSD与Hermitian系统中的最优策略，我们发现在临界值处，$\mathcal{PT}$ -对称QSD等价于Hermitian系统中的最优无模糊状态判别.我们还将$\mathcal{PT}$ -对称QSD推广到判别三个非正交态的情形。$\mathcal{PT}$对称系统中的QSD为量子态鉴别开辟了一扇新的大门，在量子计算、量子密码学和量子通信中有重要的应用。
2022-09-06 quant-ph
Fidelity and the communication of quantum information
我们比较和对比的错误概率和保真度作为量子通信系统的接收器的测量策略的质量的措施。错误概率是检索{ \it经典}信息的能力的度量，保真度度量{ \it量子}信息的检索。我们提出了最佳的测量策略，以最大限度地提高保真度给定的源，编码信息的对称量子比特状态。
2001-07-05 quant-ph
Optimal Measurements for Symmetric Quantum States with Applications to Optical Communication
最小误差概率（MPE）测量在具有量子力学所允许的最小平均误差概率的一组候选量子态之间进行区分。测量值为MPE的条件由Yuen、Kennedy和Lax（YKL）推导。MPE测量已经被发现用于在群作用下形成单个轨道的状态，即，在集合中的状态上存在传递的群作用。对于这样的状态集，称为几何均匀（GU）的福尼，它表明，“相当好的测量”（PGM）达到MPE。即便如此，评估PGM在GU集合上获得的实际错误概率（和其他性能指标）涉及对大矩阵进行求逆，并且通常不容易。我们的第一个贡献是一个公式的MPE和条件概率的GU集，使用组表示理论。接下来，我们考虑在群作用下具有多个轨道的纯态集合。这种状态被称为复合几何均匀（CGU）。一般CGU集的MPE测量值未知。在本文中，我们将展示如何我们的代表性理论描述的GU集的最佳测量自然推广到CGU的情况下。我们展示了如何通过将问题简化为求解几个联立方程来计算CGU集的MPE测量。方程的数目取决于不可约表示的重数空间的大小。对于许多常见的群表示（如几个实用的好的线性代码），这是更容易处理的解决大型半定程序-这是需要解决的YKL条件数值任意状态集。我们展示了如何评估与量子限制经典光通信相关的一些例子的CGU状态的MPE测量。
2015-07-16 quant-ph
Quantum multiparty communication complexity and circuit lower bounds
我们定义了一个多方通信复杂性的量子模型，并证明了经典模型和量子模型之间的模拟定理。作为我们模拟的结果，我们证明了如果函数f的量子k方通信复杂度是$Ω(n/2^k)$，那么它的经典k方通信是$Ω(n/2^{k/2})$。找到这样一个f将使我们能够证明（k>log n）参与者的强经典下界，从而解决关于对称电路的一个主要公开问题。此外，我们还证明了对于广义内积（GIP）函数，量子模型比经典模型具有指数效率。这为任何量子和公共硬币随机通信模型之间的总函数提供了第一个指数分离。
2005-04-12 quant-ph
Quantum fidelity of symmetric multipartite states
对于两个对称的量子态，人们可能感兴趣的是在施加到其中一个量子态的局部操作下使重叠最大化。问题是，是否可以通过对每一方应用相同的局部操作来获得最大重叠。我们表明，对于两个对称的多量子比特态和局域幺正变换，情况就是如此;通过在各处应用相同的幺正矩阵，可以达到最大重叠。然而，对于局部可逆操作（随机局部操作辅助经典通信等价），我们提出了反例，证明考虑相同的操作无处不在是不够的。
2017-02-14 quant-ph
Quantum retrodiction made fully symmetric
量子回溯是量子力学的一种时间对称方法，在许多重要问题上都有应用。其更广泛的适用性的主要挑战之一是其对称形式主义的无偏源的限制。本文的主要结果是发展一个一般的理论产生的对称形式主义的任意源。然后，我们强调一个具体的例子，通过提出最佳的解决方案追溯问题，是双重的明确的状态歧视，如何广义的方法工作。我们还展示了这种形式主义如何导致Alice和Bob之间的通信信道的对称制定，并指出追溯和无信号原则之间的内在联系。
2020-06-28 quant-ph
Improved protocols of secure quantum communication using W states
最近，Hwang等人[Eur.物理学博士61，785（2011）]和Yuan等人[Int. J. Theo. Phys.50，2403（2011）]已经提出了两种分别使用3-qubit和4-qubit对称W态的安全量子通信的有效协议。这两个基于密集编码的协议是一般化的，其效率有很大的提高。给出了确定性安全量子通信（DSQC）和量子安全直接通信（QSDC）协议的量子比特效率的简单界，证明了密集编码对于设计最大效率的DSQC和QSDC协议不是必需的.这一事实被用来设计使用3-qubit和4-qubit W态的DSQC和QSDC的最大效率协议。
2012-04-20 quant-ph
Codes for Key Generation in Quantum Cryptography
作为量子密码学方案中通常的双向通信密钥生成的替代方案，我们考虑单向通信密钥生成的代码。我们研究的代码，可以应用到原始密钥序列，理想地获得在最近提出的方案量子密钥分发，这可以被视为通过对称的四个字母的信道通信。
2005-04-12 quant-ph
Performance of Rotation-Symmetric Bosonic Codes in a Quantum Repeater Network
本文研究旋转对称玻色编码在基于腔QED的量子中继器网络中的性能，对比其与猫码的表现，通过密钥数量化系统性能，确定固定距离密钥交换所需站点数与资源开销。
2023-08-30 quant-ph
Symmetric extendibility for a class of qudit states
对称可扩展性的概念最近在量子密码学中的可容忍错误率的背景下引起了人们的注意，其中它可以用来决定是否可以通过仅单向经典通信的纠缠纯化来纯化在两方之间共享的量子态。不幸的是，目前还没有一个简单的通用标准来决定一个状态是否具有对称扩张。在这篇文章中，我们推导出所有两量子态的子类内的对称可扩展性的标准。利用这些准则，我们可以完全解决一个双参数的两量子态族的问题，其中包括各向同性态作为一个子类。
2009-06-29 quant-ph
Secure communication over generalised quantum multiple access channels
研究了广义量子多址信道的安全性。给出了双天线单接收机情况下保密通信可达速率域的计算公式。我们明确指定了一个协议，在这种情况下，采用超密集编码的安全通信。该协议是基于三方GHZ状态的分布。它允许对称和非对称密钥分发，其中一个发送方的容量可以是另一个发送方的两倍。我们证明了协议对一般量子攻击的安全性，分析了窃听者的不同策略，并计算了一系列噪声量子信道的密钥速率。
2021-06-24 quant-ph
Equitable multiparty quantum communication without a trusted third party
多方量子通信提供了令人愉快的应用，包括量子密码通信和量子秘密共享。基于Greenberg-Horne-Zeilinger（GHZ）态测量的测量设备无关（MDI）量子通信为实现多方量子通信提供了一种可行的途径。然而，使用标准的空间局部GHZ状态测量，通信各方之间的信息可能是不平衡的，这可能导致多方密码通信中的重大问题。在这里，我们提出了一种公平的多方量子通信，其中通信各方之间的信息平衡是在没有可信第三方的情况下实现的。我们的方案是基于GHZ状态测量，这是不是空间本地化，但实现的方式，所有的远程通信方对称参与。我们还通过利用弱相干脉冲实现信息平衡三方量子通信的原理验证实验验证了方案的可行性。
2020-06-15 quant-ph
A quantum symmetric key cipher(Y-00) and key generation (Quantum stream cipher-Part II)
单光子方案或纠缠态是实现量子密码的主要障碍，它不适用于现有的光通信网络。我们关心的问题是：基于量子光通信能否实现“有限密钥”下信息理论安全的对称密钥密码？量子信息理论的一个作用就是回答这个问题。作为这个问题的答案，H. P. Yuen提出了一种新的量子密码学，它可以实现高速（Gbps）和长距离（1000 Km）的安全对称密钥密码。虽然有些研究者声称Yuen协议（Y-00）与经典密码学是等价的，但他们都是错误的。事实上，它没有经典的类似物，甚至在传统的密码学中也提供了一个推广。目前，已经证明Y-00的一个基本模型在每个信号光脉冲的平均光子数：$<n> \sim 10000$下至少具有$H(X|Y_E)=H(K|Y_E)=H(K)$、$H(K|Y_E,X)\sim 0$等安全性。为了达到我们的最终目标，本文阐明了经典随机性（密钥）和量子随机性在Y-00中的作用，并给出了严格的量子力学解释的安全性，展示了量子集体攻击的分析。
2004-10-01 quant-ph
Quantum Covert Communication under Extreme Adversarial Control
本文将 Eurocrypt 2022 提出的强对抗者模型引入量子通信，定义能控制全部经典与量子信道并禁止公钥密码的量子控制器，并给出用户在该极端控制下实现隐蔽通信的方法。
2025-04-08 quant-ph
Two-channel spin-chain communication line and simple quantum gates
我们考虑在一个单量子位接收器中通过不同的通道连接到两个双量子位接收器中的混合态的远程创建。{假设通道是具有最近邻相互作用的自旋（量子位）链，没有施加外部场。}对于接收器相对于两个端点不对称定位的通信线路（不对称通信线路），考虑了在两个端点之间共享接收器状态空间的可创建区域的问题。基于对称通信线构造了一个实现简单功能的量子寄存器实例。在该设置中，两个接收器的初始状态分别用作输入和控制信号，而接收器在适当时刻的状态被认为是输出信号。
2017-06-07 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
Achievable error exponents of data compression with quantum side information and communication over symmetric classical-quantum channels
本文通过将隐私放大的误差指数与具有量子边信息的经典信息压缩相联系，证明了对称经典-量子信道通信误差指数的一个下界，该下界在临界速率以上与球填充上界匹配，并改进了线性随机性提取器的隐私放大结果。
2022-07-18 cs.IT math.IT quant-ph
Learning Quantum Entanglement Distillation with Noisy Classical Communications
量子网络依赖于对纠缠的管理和利用。纠缠量子比特的实际来源是不完美的，产生的混合量子态相对于理想的贝尔对具有降低的保真度。因此，量子网络的一个重要基础是纠缠蒸馏，其目标是通过局域操作和经典通信（LOCC）来提高纠缠量子比特的保真度。现有的蒸馏协议假设理想的、无噪声的通信信道的可用性。在本文中，我们研究的情况下，通信发生在嘈杂的二进制对称信道。我们建议通过参数化的量子线路（PQC）来实现本地处理，这些参数化的量子线路被优化以最大化平均保真度，同时考虑通信错误。所介绍的方法，噪声感知LOCCNet（NA-LOCCNet），被证明具有显着的优势，现有的协议设计的无噪声通信。
2022-05-17 cs.AI cs.LG quant-ph
Provably-secure symmetric private information retrieval with quantum cryptography
私有信息检索（PIR）是一种提供用户隐私的数据库查询协议，因为用户可以学习他感兴趣的数据库的特定条目，但他的查询将对数据中心隐藏。对称私有信息检索（SPIR）通过额外提供数据库隐私来进一步实现PIR，其中用户无法了解数据库的任何其他条目。具有多个数据库的无条件安全的SPIR解决方案是经典的，但是是不现实的，因为它们需要各方之间的长时间共享密钥以用于安全通信和协议中的共享随机性。在这里，我们建议使用量子密钥分发（QKD），而不是一个实际的实现，它可以实现安全通信和共享的随机性要求。我们证明了量子密钥分配保持了SPIR协议的安全性，并且对任何外部窃听者也是安全的。我们还展示了如何在实际中实现这样的经典量子系统，使用两个数据库的SPIR协议与测量设备无关的QKD产生的密钥的例子。通过密钥速率计算，我们表明，这样的实现是可行的，在城市一级与当前的QKD技术。
2021-01-18 cs.CR cs.IR quant-ph
Quantum Secure Anonymous Communication Networks
针对Tor依赖RSA与Diffie-Hellman分发密钥而面临量子攻击的问题，本文提出无需可信节点的QKD协议与网络架构，以构建量子安全匿名通信网络。
2024-05-09 cs.CR cs.NI quant-ph
