Thermal blinding of gated detectors in quantum cryptography
先前已经表明，两个商业上可获得的量子密钥分发（QKD）系统的门控检测器是可盲的，并且可由窃听者使用连续波照明和短亮触发脉冲来控制，从而操纵电路中的电压[L. Lydersen等人，Nat. Photonics DOI：10.1038/nphoton.2010.214]。这允许攻击者窃听完整的原始密钥和秘密密钥，而不会增加量子误码率（QBER）。在这里，我们将展示如何在明亮的照明下探测器的热效应可以导致相同的结果。我们证明了商业QKD系统Clavis 2中的探测器可以通过使用明亮的照明加热雪崩光电二极管（APD）来致盲，即所谓的热致盲。此外，一旦探测器失明，就可以使用短亮脉冲来触发探测器。对于数据包传输之间有停顿的系统，如即插即用系统，热惯性使夏娃能够在窃听之前应用明亮的致盲照明，使她更难被抓住。
2010-09-14 quant-ph
On the Power of Two-Party Quantum Cryptography
我们研究两个不信任方之间的量子协议。在唯一的假设的正确性-保证诚实的球员获得正确的结果-我们表明，每一个协议实现一个非平凡的原始必然泄漏信息给一个不诚实的球员。这将已知的不可能性结果扩展到所有非平凡的原语。我们提供了一个框架来量化这种泄漏，并认为泄漏是一个很好的措施，提供给玩家的隐私由一个给定的协议。我们的框架还涵盖了两个参与者得到可信第三方帮助的情况。我们表明，尽管有一个值得信赖的第三方的帮助下，球员不能放大任何原始的加密力量。我们所有的结果甚至对量子诚实但好奇的对手也成立，他们诚实地遵守协议，但净化他们的行为，并在协议结束时应用不同的测量。作为具体的例子，我们建立了标准的通用两方原语，如不经意传输泄漏的下限。
2009-12-04 quant-ph
Plug-&-play generation of non-Gaussian states of light at a telecom wavelength
这项工作标志着在连续变量制度的实用量子光学技术的重要进展，因为它显示了实验的可行性，其中非高斯状态生成完全依赖于即插即用组件从引导波动光学技术。这一策略在实验上得到了证实，实验中采用了基于从压缩真空中减去单光子的方法制备低振幅薛定谔猫态。实验的所有阶段都是基于现成的光纤组件。这导致了一个稳定，紧凑，易于重新配置的实现，完全兼容现有的光纤网络，更一般地说，与未来的实验室外的应用。
2022-05-31 quant-ph
Security of Plug-and-Play QKD Arrangements with Finite Resources
分析了被动即插即用QKD方案在有限密钥长度情况下的安全性。假设窃听者可以完全访问信道，因此假设是未知且不可信的源。为了考虑BB84协议在量子攻击者的集体攻击下的安全性，全面的处理提供了众所周知的安全密钥速率方程。数值模拟保持最小数量的初始参数恒定的总误差寻求和脉冲数进行。其余参数被优化以产生最大安全密钥速率。提出了两种主要的策略：有和没有两个诱饵状态，包括信号与诱饵关系的优化。
2013-04-05 quant-ph
Dual-phase-modulated plug-and-play measurement-device-independent continuous-variable quantum key distribution
提出了一种改进的即插即用的测量设备无关（MDI）连续变量量子密钥分发（CVQKD）方案，该方案通过双相位调制（DPCM）实现，旨在解决实现问题而不增加额外的性能损失.该协议采用即插即用的结构，消除了Alice和Bob两种激光器的同步漏洞，与高斯调制相干态协议相比，实现起来更加方便。虽然本地振荡器（LO）可以由可信部分Charlie本地生成，但可以在数据后处理中准确检测以LO为目标的攻击。我们推导了基于DPM的MDI-CVQKD抵抗最优高斯集体攻击的安全界。考虑到有限大小效应，由于MDI-CVQKD系统的几乎所有原始密钥都可以被充分利用用于最终密钥生成而不会在参数估计中牺牲原始密钥，因此可以增加密钥速率。此外，我们给出了一个实验的概念，该计划可以被视为最终实施的指导方针。
2018-04-17 quant-ph
Implementation of a hybrid scheme for coherent plug-and-play quantum key distribution
我们实验证明了一种混合配置的量子密钥分发，结合了简单的分布式相位参考协议的自参考功能和偏振不敏感的所谓的即插即用系统。此外，所有组件都安排在服务器-客户端方案中，以允许实际的密钥分发。在链路的接收端通过脉冲序列和不平衡干涉仪产生空白的相干脉冲对序列，并将其发送到另一端。发射器通过擦除脉冲对中的一个脉冲来写入量子位，如在相干单向协议中那样。在接收器侧使用用于生成初始相位参考脉冲的相同干涉仪来执行检测以及窃听监视。
2018-06-14 quant-ph
Intermediate states in quantum cryptography and Bell inequalities
在BB84量子密码协议中，中间态是从拦截/重发窃听中得知的。但它们在BB84上的最优窃听策略和CHSH不等式中也起着重要作用。我们将中间态推广到任意维，考虑了截取/重发窃听和最优窃听，并基于这些中间态给出了两纠缠量子组的广义CHSH不等式.
2002-08-06 quant-ph
Passive scheme with a photon-number-resolving detector for monitoring the untrusted source in a plug-and-play quantum-key-distribution system
提出了一种基于分束器和光子数分辨探测器的被动方案，用于在即插即用量子密钥分发系统中应用三强度诱饵态协议验证不可信源的光子统计信息.分析了由于统计涨落和检测噪声引起的实际问题。仿真结果表明，当Alice发送给Bob的光脉冲总数大于10^8，PNR探测器的暗计数率小于0.5计数/脉冲时，该方案可以有效地工作，这在现有技术下是可以实现的。此外，我们提出了一种具有可变光衰减器与阈值检测器相结合的PNR检测器的实际实现。
2010-10-08 quant-ph
Plug-and-Play Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
量子密钥分发（QKD）是基于量子物理定律的无条件通信安全保证。然而，实际的QKD由于设备缺陷而遭受许多量子黑客攻击。从安全性的角度来看，与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）由于消除了所有可能的检测漏洞而备受关注。然而，由于用于来自远程方的光子之间的模式匹配的主动控制单元，MDI-QKD的实现是非常不切实际的。在这篇文章中，我们提出了一种新的方法，其中的不稳定性问题得到解决，没有任何主动控制单元。通过在MDI-QKD中引入即插即用（P&P）的概念，自然可以保证光子之间的不可分割性。我们用原理验证实验证明了P&P MDI-QKD的可行性。
2016-03-17 quant-ph
Experimental asymmetric Plug-and-Play Measurement-device-independent quantum key distribution
与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）对检测到的所有安全漏洞具有免疫性。以前的MDI-QKD实验需要空间分离的信号激光器和复杂的稳定系统。在本文中，我们进行了一个原理验证的实验演示即插即用MDI-QKD在非对称信道设置与单信号激光，其中整个系统是自动稳定的光谱，偏振，到达时间和相位参考。信号激光器和单光子探测器都拥有一个公共服务器。采用被动式定时校准技术，保证了信号脉冲的精确和稳定重叠。该结果为实现用户只需要编码设备的量子网络铺平了道路。
2016-09-09 quant-ph
Post Quantum Cryptography and its Comparison with Classical Cryptography
本文对比经典密码学与量子密码学，阐述量子密码学基于量子力学原理在检测和阻止窃听方面的优势，揭示其对安全通信格局的革命性影响。
2024-03-28 cs.CR quant-ph
A universal, plug-and-play synchronisation scheme for practical quantum networks
我们提出并实验证明了一种即插即用，实用和使能的方法，允许以全光方式同步量子网络的构建块。我们的方案依赖于成熟和可靠的经典电信和非线性光学技术，可以用现成的组件以通用的方式实现。与已经报道的解决方案相比，它允许实现与高网络操作速率兼容的高质量同步，并且没有影响基于伺服回路的配置的光电抖动。我们测试我们的计划与一个真正的量子光学方法的两个光子之间的干涉来自两个远程同步源的距离可达100公里。测得的存活率远高于90%，证实了我们的方法的有效性。由于其简单性和高质量的性能，我们的方案为基于光纤，自由空间以及混合解决方案的长距离量子网络的同步铺平了道路。
2020-07-05 quant-ph
Experimental plug&play quantum coin flipping
执行复杂的密码任务将是未来量子通信网络的基本要素。这些任务基于一些基本的原语，比如抛硬币，两个不信任的团体希望就随机生成的比特达成一致。虽然已知这些原语的量子版本可以提供相对于经典协议的信息理论安全优势，但在实际通信场景中对这种优势的演示仍然难以捉摸。在这里，我们实验性地实现了一个量子抛硬币协议，该协议在适合于城域光网络通信的距离上的性能严格优于经典的。该实现是基于一个实用的即插即用系统，专为量子密钥分发。我们还展示了如何将我们的协议与几乎完全安全的有界对手的掷硬币协议相结合，从而增强了它们的信息理论安全性。我们的研究结果为未来的安全量子通信提供了一个强大的工具箱。
2014-04-24 quant-ph
Mitigating imperfections in Differential Phase Shift Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution via Plug-and-Play architecture
IIT Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；University of York（约克大学）
本文提出了一种基于差分相位移编码的即插即用方案，以缓解MDI-QKD中因信道不对称性和偏振不匹配导致的安全密钥率问题。
2024-09-09 quant-ph
Finite-key-size effect in commercial plug-and-play QKD system
针对有限密钥大小效应对一个商用即插即用量子密钥分发（QKD）系统进行了安全性评估。我们证明了窃听者的能力，迫使系统从一个较小长度的筛选密钥提取密钥。我们还推导出一个键速率方程，这是特定于这个系统。该等式提供了在有限密钥大小分析下安全密钥的上界以上的界。从这个方程和我们的实验数据中，我们表明，已从较小的筛选密钥大小的密钥超过我们的界限。因此，它们的安全性不受有限密钥大小分析的影响。在实验中，我们可以始终迫使系统在边界之外生成密钥。我们还测试制造商的软件更新。尽管补丁后的所有密钥都在我们的范围内，但根据本分析，它们的安全性无法得到保证。该方法可用于QKD系统的安全认证和标准化。
2017-07-24 quant-ph
High efficiency 'plug & play' source of heralded single photons
单光子的可靠产生对于基础物理实验和量子技术的演示至关重要。基于波导的光子对源在这方面已经显示出很大的希望，由于它们的大程度的光谱可调谐性，高生成速率和长光子相干时间。然而，对于这样的源具有现实世界的应用，它需要有效地与光纤网络集成。我们通过提出一种在电信波段中的光子对的无损耗源来回答这个挑战，该光子对即使在光纤尾纤化、光子分离和泵浦抑制之后也保持> 50%的预示效率。该光源将其在显示效率和亮度方面的出色性能与紧凑、稳定且易于使用的“即插即用”封装相结合：只需将激光器连接到输入端，将探测器连接到输出端，即可使用该光源。这种高性能甚至可以在实验室外实现，而不需要对准，这使得该源对于任何需要单光子的实验或演示都非常有用。
2017-03-15 quant-ph
Loophole-free plug-and-play quantum key distribution
稳健、简单、灵活的量子密钥分发（QKD）是实现该技术实际应用的关键。与典型的相位编码QKD方案相反，即插即用QKD设计仅需要一个臂长不敏感的干涉仪，没有主动反馈，其中噪声通过双向结构自动补偿。然而，在典型的即插即用设计中存在某些可能的漏洞，这需要考虑和严格监控。提出了一种无漏洞的即插即用双向协议的量子密钥分配方案，并给出了该方案的实验演示。利用诱骗态方法分析了系统在集体攻击下的安全性。该方案在50.4 km的商业光纤中实现，没有主动反馈。该系统表现出极高的稳健性能和超低的错误率，并在24小时内通过显著的环境变化保持0.9947+/-0.0002的超高可见性。
2021-01-04 physics.optics 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
Quantifying the Leakage of Quantum Protocols for Classical Two-Party Cryptography
我们研究两个不信任方之间的量子协议。通过采用一个相当严格的正确性定义--保证诚实的参与者只获得正确的结果--我们可以证明，每个实现非平凡经典原语的严格正确的量子协议必然会向不诚实的参与者泄露信息。这将已知的不可能性结果扩展到所有非平凡的原语。我们提供了一个框架来量化这种泄漏，并认为泄漏是一个很好的措施，提供给玩家的隐私由一个给定的协议。我们的框架还涵盖了两个参与者得到可信第三方帮助的情况。我们表明，尽管有一个值得信赖的第三方的帮助下，球员不能放大任何原始的加密力量。我们所有的结果甚至对量子诚实但好奇的对手也成立，他们诚实地遵守协议，但净化他们的行为，并在协议结束时应用不同的测量。作为具体的例子，我们建立了标准的通用两方原语，如不经意传输泄漏的下限。
2015-01-07 cs.CR quant-ph
Cryptography from Noisy Storage
我们展示了如何基于量子比特的量子存储是有噪声的这一现实假设来实现加密原语。因此，我们考虑个人存储攻击，即不诚实的一方试图单独存储每个传入的量子位。我们的模型类似于束缚量子存储的模型，然而，我们考虑了一个受当今技术启发的显式噪声模型。为了说明这个新模型的强大功能，我们证明了不经意传输（OT）协议对于任何数量的量子存储噪声都是安全的，只要诚实的玩家可以执行完美的量子操作。我们的模型还允许协议的安全性，以应对诚实玩家操作中的噪声，并实现更高级的任务，如安全识别。
2008-06-20 cs.CR quant-ph
On the computational hardness needed for quantum cryptography
在经典的计算模型中，单向函数（OWF）对于计算密码学来说是最小的：它们对于几乎任何无法实现计算上无界的对手的密码应用都是必不可少的。然而，在量子环境中，OWF似乎不是必需的（Kretschmer 2021; Ananth等人，Morimae和Yamakawa 2022），并且这样的最小原语是否存在的问题仍然是开放的。我们考虑双量子对--有效的采样，统计上远，但计算上无法区分的（混合）量子态对。在Yan（2022）的工作基础上，该工作表明了量子对和统计承诺方案之间的等价性，我们证明了量子对对于一大类量子密码应用是必要的。具体来说，我们构建的承诺计划，不经意的传输，一般的安全多方计算，以及从$\mathsf{QCZK}$证明，从基本上任何非平凡的语言的最低版本的双。我们还构造了量子计算零知识（$\mathsf{QCZK}$）证明所有的$\mathsf{QIP}$从任何一对。这表明，对于大部分量子密码学来说，双对扮演着与经典环境中OWF相似的角色：它们易于描述，必不可少，也是证明原语之间等价性的关键。
2022-11-24 cs.CR quant-ph
Plug-and-play quantum devices with efficient fiber-quantum dot interface
将固态量子发射器嵌入光纤网络中，可以实现量子信息的远距离传输和分布式量子节点的远程连接。然而，将量子发射器与纤维光学对接遇到若干挑战，包括低耦合效率和稳定性。在这里，我们展示了一种高效的光纤接口光子器件，它可以直接将单光子从量子点发射到标准的FC/PC连接器化单模光纤（SMF 28）中。基于孔光栅的优化设计的光子结构产生与单模光纤的小数值孔径相匹配的超窄定向光束。拾放技术选择性地将单个小型化器件集成到光纤的芯中。我们的方法实现了即插即用的单光子器件，不需要任何光学对准，从而保证了长期稳定性。因此，这些结果代表了在光纤网络上实现实用和可靠的量子光的重要一步。
2022-02-26 physics.optics quant-ph
Optical fibre-based (plug-and-play) single photon source using InAsP quantum dot nanowires and gradient-index lens collection
我们提出了一个紧凑的，光纤耦合的单光子源，使用梯度折射率（GRIN）透镜和InAsP半导体量子点嵌入在InP光子纳米线波导。GRIN透镜组件用于收集靠近纳米线尖端的光子，将光立即耦合到单模光纤中。该系统提供了一个稳定的，高亮度的光纤耦合单光子源。使用脉冲激发，我们展示了按需操作与单光子纯度为98.5%时，激发在饱和的源纤维收集效率为35%，总的单光子收集效率为10%的设备。我们还展示了“即插即用”的操作，使用室温下的InP纳米线的室温光致发光的室温对齐。
2021-04-22 physics.app-ph physics.optics quant-ph
