論文の概要: The Quantum Chernoff Divergence in Advantage Distillation for QKD and
DIQKD
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.06975v2
- Date: Wed, 21 Dec 2022 01:15:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 14:21:52.110251
- Title: The Quantum Chernoff Divergence in Advantage Distillation for QKD and
DIQKD
- Title（参考訳）: qkdとdiqkdの有利蒸留における量子チャーンオフ分岐
- Authors: Mikka Stasiuk, Norbert L\"utkenhaus, Ernest Y.-Z. Tan
- Abstract要約: デバイス非依存型量子鍵分布(DIQKD)は、量子デバイスにおける不完全性の敵対的利用を軽減することを目的としている。
量子チャーノフの発散を忠実さに置き換える別の証明構造を提案する。
本結果は、DIQKDが可能である状況に関する量子情報理論の基本的な問題に関する知見を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Device-independent quantum key distribution (DIQKD) aims to mitigate
adversarial exploitation of imperfections in quantum devices, by providing an
approach for secret key distillation with modest security assumptions.
Advantage distillation, a two-way communication procedure in error correction,
has proven effective in raising noise tolerances in both device-dependent and
device-independent QKD. Previously, device-independent security proofs against
IID collective attacks were developed for an advantage distillation protocol
known as the repetition-code protocol, based on security conditions involving
the fidelity between some states in the protocol. However, there exists a gap
between the sufficient and necessary security conditions, which hinders the
calculation of tight noise-tolerance bounds based on the fidelity. We close
this gap by presenting an alternative proof structure that replaces the
fidelity with the quantum Chernoff divergence, a distinguishability measure
that arises in symmetric hypothesis testing. Working in the IID collective
attacks model, we derive matching sufficient and necessary conditions for the
repetition-code protocol to be secure (up to a natural conjecture regarding the
latter case) in terms of the quantum Chernoff divergence, hence indicating that
this serves as the relevant quantity of interest for this protocol.
Furthermore, using this security condition we obtain some improvements over
previous results on the noise tolerance thresholds for DIQKD. Our results
provide insight into a fundamental question in quantum information theory
regarding the circumstances under which DIQKD is possible.
- Abstract（参考訳）: デバイス非依存型量子鍵分布(DIQKD)は、最小限のセキュリティ仮定を持つ秘密鍵蒸留へのアプローチを提供することで、量子デバイスにおける不完全性の敵対的利用を軽減することを目的としている。
誤差補正における双方向通信方式であるアドバンテージ蒸留は, デバイス依存QKDとデバイス非依存QKDの両方において, 耐雑音性を高めるのに有効であることが証明されている。
従来、IID集団攻撃に対するデバイス非依存のセキュリティ証明は、プロトコル内のいくつかの状態間の完全性を含むセキュリティ条件に基づいて、繰り返し符号プロトコルとして知られる有利な蒸留プロトコルのために開発された。
しかし、十分なセキュリティ条件と必要なセキュリティ条件の間にはギャップがあり、忠実性に基づく厳密なノイズ許容範囲の計算を妨げている。
我々は、このギャップを、対称仮説検定で生じる識別可能性尺度である量子チャーンオフ発散に忠実性を置き換える別の証明構造を示すことによって閉じる。
IID集団攻撃モデルにおいて、量子チャーノフの発散による繰り返し符号プロトコルの安全性(後者の場合に関する自然予想まで)を十分かつ必要条件に整合させることから、このプロトコルが関連する関心の量であることを示す。
さらに, このセキュリティ条件により, diqkdの耐雑音閾値について, 従来の結果よりも若干の改善が得られた。
この結果は、diqkdが可能となる状況に関する量子情報理論における基礎的問題に対する洞察を与える。
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