Guessing probability under unlimited known-plaintext attack on secret keys for Y00 quantum stream cipher by quantum multiple hypotheses testing
虽然量子密钥分发被认为是一种很有前途的安全通信，但Yuen于2000年提出的Y00协议的安全性还没有得到很好的理解，它的安全性仅通过窃听者检测单个信号的错误概率或掩蔽大小、量子和经典噪声下隐藏信号电平的数量来评估。我们的研究是第一个挑战，评估猜测概率的共享密钥的伪随机数发生器在一个简化的Y00通信系统的基础上量子多假设检验理论。结果是，即使是无限长的已知明文攻击也只能让窃听者以严格< 1的概率猜测有限长度的共享密钥。这项研究将为这种量子通信协议的详细未来工作提供一些见解。
2018-12-11 cs.CR quant-ph
Lower Bounds for Quantum Oblivious Transfer
不经意传输是密码学中的一个基本原语。虽然完美的信息论安全是不可能的，但量子不经意传输协议可以限制不诚实参与者的欺骗行为。在这样的协议中找到最佳的安全参数是一个重要的开放问题。在本文中，我们证明了每一个1 - 2不经意传输协议允许一个不诚实的一方欺骗的概率下界的常数严格大于1/2。爱丽丝的作弊被定义为她猜测鲍勃的指数的概率，鲍勃的作弊被定义为他猜测爱丽丝的两个输入位的概率。在我们的证明中，我们将这些作弊概率与掷硬币协议的作弊概率联系起来，并使用Kitaev的掷硬币下界得出结论。然后，我们提出了一个不经意传输协议，两个消息和欺骗概率最多为3/4。最后，我们扩展Kitaev的半定规划制定更一般的原语，其中的安全是对一个不诚实的球员试图迫使其他球员的结果，并证明他们的最佳下限和上限。
2013-03-23 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
Check-based generation of one-time tables using qutrits
一次性表是一类双方相关性，可以帮助实现信息理论上安全的双方（交互式）经典或量子计算。在这项工作中，我们提出了一个二分量子协议生成一个简单的类型的一次性表（在Popescu-Rohrlich非定域盒的相关性）与部分安全。然后，我们表明，通过运行第一个协议的许多实例，并对其中一些进行检查，可以实现渐近信息理论上安全的一次性表的生成。第一个协议是从一个半诚实的量子不经意传输协议，与一些变化，使没有纠缠态需要准备，和通信只涉及一个qutrit在每个方向。我们表明，在第一个协议中的一些信息权衡是类似的半诚实的不经意传输协议。从半诚实量子不经意传输协议中的猜测概率的一个不等式出发，得到了某些生成一次表协议中的猜测概率的两类不等式.
2022-01-03 cs.CR quant-ph
Incoherent and Coherent Eavesdropping in the 6-state Protocol of Quantum Cryptography
对六态量子密码协议的所有非相干窃听策略以及2-和3-量子比特相干窃听策略进行了分类。对于1/6的扰动，最优非相干窃听策略归结为通用量子克隆机。相干窃听不能增加夏娃的香农信息，无论是在整个比特串上，还是在鲍勃未受干扰地接收到的比特集上。然而，相干窃听可以增加夏娃的Renyi信息以及她正确猜测所有比特的概率。Eve延迟测量她的探针，直到公众讨论纠错和隐私放大的情况下也被考虑。有人认为，通过这样做，夏娃只获得了微不足道的额外信息。
1998-12-20 quant-ph
Continuous-Variable Source-Independent Quantum Random Number Generation with General POVMs
State Key Lab of Processors, Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所处理器重点实验室）；Henan Key Laboratory of Network Cryptography Technology（河南省网络密码技术重点实验室）；ZQuantum (Beijing) Technology Co., Ltd（智量子（北京）科技有限公司）
提出一个适用于一般无限维正算子值测度的安全证明框架，通过将无限维半定规划转化为有限维问题，仅需单正交测量即可实现安全随机数生成，实验达到1.776 Gbps的生成速率。
2026-07-01 quant-ph
Lower Bounds for XOR of Forrelations
由Aaronson [A10]和Aaronson和Ambainis [AA 15]引入的Forrelation问题是在分离量子和经典模型的背景下研究得很好的问题。这个问题的变体被用来给出量子和经典查询复杂度之间的指数分离[A10，AA 15];量子查询复杂度和有界深度电路[RT 19];以及量子和经典通信复杂度[GRT 19]。在所有这些分离中，经典模型的下限仅在协议的优势（相对于随机猜测）大于$\approx 1/\sqrt{N}$时成立，即，成功概率大于$\approx 1/2 + 1/\sqrt{N}$。为了实现分离时，经典的协议具有较小的优势，我们研究在这项工作中的异或$k$独立副本的Forrelation功能（其中$k\ll N$）。我们证明了一个非常普遍的结果，该结果表明，任何在限制下封闭的布尔函数族，其在$2k$级别的傅里叶质量由$α^k$限制，都无法计算Forrelation函数的$k$独立副本的异或，并且比$O\left(\frac{α^k}{N^{k/2}}\right)$更有优势。这是对[CHLT 19]结果的加强，[CHLT 19]使用[RT 19]的技术对$k=1$给出了类似的结果。作为我们的结果的应用，我们给出了一个部分布尔函数的第一个例子，可以计算的代价$\mbox{polylog}(N)$（当玩家共享$\mbox{polylog}(N)$ EPR对）…
2020-07-07 cs.CC quant-ph
A Bipartite Quantum Key Distribution Protocol Based on Indefinite Causal Order
NASK National Research Institute（NASK国家研究院）；VSB - Technical University of Ostrava（俄斯特拉发理工大学）；BEIT sp. z o.o.（BEIT有限公司）
本文提出了一种基于不定因果顺序的双方面量子密钥分发协议，通过因果非分离性提高安全性，并利用纠错策略实现高效密钥分发。
2026-03-09 cs.CR quant-ph
Flexible quantum private queries based on quantum key distribution
我们提出了一个灵活的量子密钥分配为基础的协议的量子私有查询。类似于M。Jakobi等人的协议[Phys.Rev.A83，022301（2011）]，它是对量子存储器攻击的容损、实用和鲁棒的。此外，我们的协议是更灵活和可控。我们表明，通过调整$θ$的值，爱丽丝获得的密钥位的平均数可以位于任何固定值的用户想要的任何数据库的大小。并且当$θ<π/4$时，参数$k$通常较小（甚至可以实现$k=1$），这意味着量子和经典通信的复杂度都较低。此外，用户可以选择较小的$θ$以获得更好的数据库安全性，或者选择较大的$θ$以获得Bob能够正确猜测Alice的查询的地址的较低概率。
2011-11-07 quant-ph
The intercept/resend and translucent attacks on the quantum key distribution protocol based on the pre- and post-selection effect
研究了基于前选择和后选择效应的量子密钥分发协议的抗截获/重发攻击和半透明攻击的安全性。2001年，Bub提出了量子密码方案，这是所谓的平均王问题的一个应用。我们评估的概率，合法用户不能检测窃听者的恶意行为的Bub的协议。我们还估计了一个概率，窃听者猜测的权利，在随机秘密密钥的合法用户之一，试图与另一个共享。从严格的数学和数值分析，我们得出结论，Bub的协议是弱于1984年的Bennett-Bennettard协议（BB84）的拦截/重发和半透明攻击。由于Bub协议采用双向量子信道，其安全性分析比较困难。我们在本文中准确地引用了他们的技术要点。例如，我们对窃听者的策略施加一些限制，以使他们的自由度很小。
2021-05-21 quant-ph
Incomplete quantum oblivious transfer with perfect one-sided security
针对2选1量子不经意传输，研究不完全协议下的作弊概率界限，提出基于四个对称纯量子态的最优非交互协议，证明其性能优于经典协议且无需纠缠与量子存储器。
2024-09-26 quant-ph
Potentially Information-theoretic Secure Y00 Quantum Stream Cipher with Limited Key Lengths beyond One-Time Pad
已有的工作表明，在量子存储的无限长已知明文攻击下，Y00协议能够保持安全，窃听者对密钥的猜测概率严格小于1.然而，假设至少快速相关攻击被不规则映射完全禁用。研究表明，只要Y00系统设计合理，Y00协议在任何量子计算密码分析下都是信息论安全的。Y00协议使用扩展为伪随机运行密钥的短密钥直接加密消息，这与一次性密码不同。然而，它可以提供超出密码学香农极限的信息理论安全性。
2019-02-14 cs.CR quant-ph
Quaternary-Squeeze Quantum Identity Authentication: Direction-Scaling Security via Single-Mode Squeezed Light
Shanghai Dianji University（上海电机学院）；Shanghai University of Engineering Science（上海工程技术大学）
本文针对量子身份认证提出基于压缩光场非经典特性的协议，利用正交压缩相干态特性及诱饵态保真度参数等，能抗高斯克隆攻击、检测窃听，四方向压缩可提高安全阈值，相比二元压缩协议有优势，便于实际应用。
2026-07-13 quant-ph
Mutually Unbiased Balanced Functions & Generalized Random Access Codes
众所周知，量子资源和协议在各种通信和信息处理任务中优于经典的对应物。随机存取码（RAC）是一种这样的密码学上重要的二分通信任务族，其中，发送器将数据集（通常是输入比特串）编码到有界维度的物理系统上，并将其发送到接收器，接收器然后尝试猜测发送器的数据集的随机选择的部分（通常是发送器的输入比特之一）。在这项工作中，我们介绍了一个概括的任务，其中接收器，除了个人的输入位，目的是检索随机选择的功能发送者的输入字符串。具体来说，我们采用了一套相互无偏平衡功能（MUBS），使完美的知识的任何一个组成功能产生没有知识的其他。我们研究并约束了（i.）古典，（二）量子制备和测量，以及（iii.）纠缠辅助经典通信（EACC）协议的广义RAC（GRAC）。最后，我们详细的情况下，GRAC与三个输入比特，找到最大的成功概率为经典，量子和EACC协议，以及噪声的量子信道对量子协议的性能的影响。此外，在此案例研究的帮助下，我们揭示了GRAC偏离标准RAC的几个特征属性。
2021-05-09 quant-ph
Sequential Quantum Secret Sharing in a Noisy Environment aided with Weak Measurements
本文首次给出了一个$(n,n)$ -门限的量子信息序贯秘密共享协议。通过顺序秘密共享，我们指的是在协议开始时，经销商没有同时拥有所有秘密的情况;但是，如果经销商希望在后续阶段共享秘密，她/他可以在我们的协议的帮助下实现它。首先，我们提出了我们的协议为三方，后来我们推广的情况下，我们有$(n>3)$党。此外，在更现实的情况下，我们考虑通过两种噪声通道，即相位阻尼通道（PDC）和振幅阻尼通道（ADC）共享量子比特。当我们在存在噪声的情况下进行顺序秘密共享时，我们观察到在$k^{th}$迭代时秘密共享的保真度与在$(k-1)^{th}$迭代时噪声的影响无关。在ADC的情况下，我们已经看到秘密共享的平均保真度下降到$\frac{1}{2}$，这相当于量子秘密的随机猜测。有趣的是，我们发现通过应用弱测量可以提高平均保真度。平均保真度的这种增加可以通过与弱测量的成功概率进行某种权衡来实现。
2016-04-04 quant-ph
Device-independent randomness generation from several Bell estimators
设备无关的随机数产生和量子密钥分发协议依赖于量子理论的非定域性与其随机性之间的基本关系。这种关系通常用正确猜测量子系统测量结果的概率和违反给定贝尔不等式的数量之间的权衡来表示。然而，如果同时考虑几个贝尔表达式的值，或者考虑表征设备行为的全部概率，则可以获得对贝尔实验中产生的随机性的更准确的评估。我们介绍协议的设备无关的随机性生成，安全对经典的边信息，依赖于任意数量的贝尔表达式的估计，甚至直接对测量结果的实验频率。渐近地，这导致从实验数据（如通过最小熵测量的）最优生成随机性，而不必预先假设设备违反特定的贝尔不等式。
2018-03-19 quant-ph
Toward Undetectable Quantum Key Distribution over Bosonic Channels
我们表明，隐蔽的秘密密钥扩展是可能的，使用一个公共认证的经典信道和量子信道主要是在对手的控制下，我们精确定义。我们还证明了一个相反的结果表明，在量子密钥分配的黄金标准下，对手完全控制量子信道，没有秘密密钥生成是可能的。我们提出了一种基于脉冲位置调制和多级编码的协议，该协议允许使用传统的量子密钥分发（QKD）协议，同时确保隐蔽性，在这个意义上说，没有统计测试的对手可以检测到通信的存在比随机猜测。当运行在玻色子通道，我们的协议可以利用现有的离散调制连续变量协议。由于现有的技术，以约束夏娃的信息不直接适用，我们开发了一个新的约束，导致在积极的吞吐量的信道参数的范围。
2019-11-08 cs.CR cs.IT math.IT
Agency and the physics of numbers
类似于哥德尔的不完备性定理是物理学中的一个定理，其大意是给定证据的解释集是不可数无限的。这个定理的一个含义是，理论和实验之间的联系取决于计算和测量之外的活动--一些主体做出猜测的物理活动。站在猜测的需要，我们开发了一个表示的符号处理代理，既计算，有时，收到一个猜测与甲骨文的互动。我们展示：（1）物理学如何依赖这样一个主体来弥合理论和实验之间的逻辑鸿沟;（2）如何表示主体交流数字和其他符号的能力;（3）这种交流如何成为发展时空理论和实现的基础，以及相关的运动管理竞争方案。
2019-02-13 physics.hist-ph quant-ph
Quantum bounds and device-independent security with rank-one qubit measurements
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Padua Quantum Technologies Research Center, Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学帕多瓦量子技术中心）
研究秩一量子比特POVM在设备无关协议中的作用，证明其能饱和Tsirelson不等式，从而计算猜测概率和条件熵，并通过实验验证了随机性认证方法。
2026-07-02 quant-ph
Quantum Compressive Sensing: Mathematical Machinery, Quantum Algorithms, and Quantum Circuitry
压缩感测是一种感测协议，其通过利用感兴趣的信号的已知结构（通常表现为信号稀疏性）来促进从相对较少的测量重构大信号。压缩传感在通信和图像重建等领域的广泛应用源于传统的方法，即利用非线性优化，通过选择与所有采集的测量结果一致的最低权重（即最大稀疏度）信号来利用稀疏性假设。最近文献中的努力考虑了数据驱动的方法，训练张量网络来学习感兴趣的信号的结构。经过训练的张量网络被更新以将其状态“投影”到与所进行的测量一致的状态上，然后逐个站点进行采样以“猜测”原始信号。在本文中，我们通过制定一种替代的“量子”协议来利用这种计算协议，其中张量网络的状态是一组纠缠量子位上的量子态。因此，我们提出了相关的算法和量子线路需要在量子计算机上实现的训练，投影和采样步骤。我们补充我们的理论结果，通过模拟提出的电路与一个小的，定性的激光雷达地球森林成像模型。我们的研究结果表明，随着量子技术继续取得新的飞跃，量子数据驱动的压缩感知方法可能具有重大的前景。
2022-08-09 eess.SP quant-ph
