論文の概要: Agile and versatile quantum communication: signatures and secrets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.10089v3
- Date: Sat, 19 Dec 2020 17:31:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-05 11:32:31.855750
- Title: Agile and versatile quantum communication: signatures and secrets
- Title（参考訳）: アジャイルで汎用的な量子コミュニケーション:署名と秘密
- Authors: Stefan Richter, Matthew Thornton, Imran Khan, Hannah Scott, Kevin
Jaksch, Ulrich Vogl, Birgit Stiller, Gerd Leuchs, Christoph Marquardt,
Natalia Korolkova
- Abstract要約: 我々は、量子デジタル署名(QDS)と量子秘密共有(QSS)の2つの量子暗号プロトコルを、同じハードウェア送信者と受信者プラットフォーム上で実証する。
これはアジャイルで汎用的な量子通信システムの実証実験としては初めてのものです。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7980685978549763
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Agile cryptography allows for a resource-efficient swap of a cryptographic
core in case the security of an underlying classical cryptographic algorithm
becomes compromised. Conversely, versatile cryptography allows the user to
switch the cryptographic task without requiring any knowledge of its inner
workings. In this paper, we suggest how these related principles can be applied
to the field of quantum cryptography by explicitly demonstrating two quantum
cryptographic protocols, quantum digital signatures (QDS) and quantum secret
sharing (QSS), on the same hardware sender and receiver platform. Crucially,
the protocols differ only in their classical post-processing. The system is
also suitable for quantum key distribution (QKD) and is highly compatible with
deployed telecommunication infrastructures, since it uses standard quadrature
phase shift keying (QPSK) encoding and heterodyne detection. For the first
time, QDS protocols are modified to allow for postselection at the receiver,
enhancing protocol performance. The cryptographic primitives QDS and QSS are
inherently multipartite and we prove that they are secure not only when a
player internal to the task is dishonest, but also when (external)
eavesdropping on the quantum channel is allowed. In our first
proof-of-principle demonstration of an agile and versatile quantum
communication system, the quantum states were distributed at GHz rates. This
allows for a one-bit message to be securely signed using our QDS protocols in
less than 0.05 ms over a 2 km fiber link and in less than 0.2~s over a 20 km
fiber link. To our knowledge, this also marks the first demonstration of a
continuous-variable direct QSS protocol.
- Abstract（参考訳）: アジャイル暗号は、基盤となる古典暗号アルゴリズムのセキュリティが損なわれている場合に、リソース効率のよい暗号コアのスワップを可能にする。
逆に、多用途暗号では、ユーザは内部動作に関する知識を必要とせずに暗号タスクを切り替えることができる。
本稿では,量子デジタルシグネチャ(qds)と量子シークレット共有(qss)という2つの量子暗号プロトコルを,同じハードウェア送信機と受信機プラットフォーム上で明示的に示すことにより,これらの原理を量子暗号の分野に適用する方法を提案する。
重要なことは、プロトコルは古典的な後処理でのみ異なる。
また、量子鍵分布(QKD)にも適しており、標準的な2次位相シフトキー(QPSK)エンコーディングとヘテロダイン検出を使用するため、配置された通信インフラと高い互換性を持つ。
初めてQDSプロトコルが変更され、受信機でのポストセレクションが可能となり、プロトコルのパフォーマンスが向上した。
暗号プリミティブQDSとQSSは本質的にマルチパーティトであり、タスクの内部のプレイヤーが不正であるだけでなく、量子チャネル上の(外部の)盗聴が許されている場合にも安全であることを示す。
アジャイルで汎用的な量子通信システムの最初の実証実験では、量子状態はGHz速度で分散された。
これにより、QDSプロトコルを使用して、2kmのファイバーリンクで0.05ms未満、20kmのファイバーリンクで0.2~s未満で1ビットメッセージにセキュアに署名できる。
我々の知る限り、これは連続可変直接QSSプロトコルの最初の実演でもある。
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