論文の概要: Security of One-Way Entanglement Purification with Quantum Sampling
Against a Restricted Adversary
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.10455v1
- Date: Sun, 18 Jun 2023 02:29:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-21 20:32:29.695322
- Title: Security of One-Way Entanglement Purification with Quantum Sampling
Against a Restricted Adversary
- Title（参考訳）: 制限された相手に対する量子サンプリングによるワンウェイエンタングルメント浄化の安全性
- Authors: Cameron Cianci
- Abstract要約: 絡み合い浄化プロトコルは、ノイズの多いチャネルに絡み合いを分散することにより、量子ネットワークの将来において重要な役割を果たすことを約束する。
本稿では,量子サンプリングを利用して,単一量子ビットのパウリゲートに制限された敵に対して,その安全性を証明できる一方通行の絡み合い浄化プロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Entanglement purification protocols promise to play a critical role in the
future of quantum networks by distributing entanglement across noisy channels.
However, only the security of two-way purification protocols have been closely
studied. To address this, we propose a one-way entanglement purification
protocol which utilizes quantum sampling and prove its security against an
adversary restricted to single qubit Pauli gates. This is done through
leveraging the equivalence of one-way entanglement purification protocols with
error-correcting codes. To prove the security of this protocol, we first use
the quantum sampling framework introduced by Bouman and Fehr to estimate the
Hamming weight of the qubits which passed through the channel and then use the
estimated relative Hamming weight $\omega$ to determine the amount of
interference that Eve has subjected to the quantum channel. Since Eve is
restricted to single qubit Pauli gates, the number of applied gates can be
directly estimated using the Hamming weight. Estimating the number of
adversarial single qubit gates, allows us to perform error correction and
disentangle the logical qubit from Eve with probability
$1-\epsilon_{qu}^\delta$. Since this protocol allows communication only in one
direction, the distance of the code must be decided before transmission, and
therefore Bob will be forced to abort the protocol if he finds that Eve has
applied more gates than the code can correct. One-way protocols may find use
when communication is limited, or when we desire to decrease latency compared
to the multiple rounds of communication needed in two-way protocols. Further
research may investigate the security of this protocol against arbitrary single
or multi-qubit gates to obtain security guarantees against a more general
adversary.
- Abstract（参考訳）: エンタングルメント浄化プロトコルは、ノイズの多いチャネルにエンタングルメントを分散することにより、量子ネットワークの将来において重要な役割を果たすことを約束する。
しかし, 双方向浄化プロトコルの安全性は検討されているのみである。
そこで本研究では,量子サンプリングを応用し,単一量子ビットパウリゲートに制限された敵に対するセキュリティを証明する一方通行の絡み合い解消プロトコルを提案する。
これは、一方向の絡み合わせプロトコルと誤り訂正符号の等価性を利用する。
このプロトコルの安全性を証明するために、ブーマンとフェーアが導入した量子サンプリングフレームワークを用いて、チャネルを通過した量子ビットのハミング重量を推定し、Eveが量子チャネルに課した干渉の量を決定するために、推定相対的なハミング重量$\omega$を使用する。
eveは単一キュービットのパウリゲートに制限されているため、適用ゲートの数をハミング重量を用いて直接見積もることができる。
逆1量子ビットゲートの数を推定すると、誤差補正を行い、確率1-\epsilon_{qu}^\delta$で論理量子ビットをイヴから切り離すことができる。
このプロトコルは一方向のみの通信を可能にするため、送信前にコードの距離を決定する必要があるため、bob氏は、eveがコードを修正できる以上のゲートを施したことを知っていれば、プロトコルを中止せざるを得なくなるだろう。
ワンウェイプロトコルは、通信が限られている場合や、双方向プロトコルで必要とされる複数の通信ラウンドと比較してレイテンシーを減らしたい場合に使われる可能性がある。
さらなる研究は、より一般的な敵に対するセキュリティ保証を得るために、任意のシングルまたはマルチキュービットゲートに対するこのプロトコルのセキュリティを調査することができる。
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