論文の概要: Single-photon based Quantum Key Distribution and Random Number
Generation schemes and their device-independent security analysis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07451v1
- Date: Mon, 13 Nov 2023 16:32:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-14 13:32:28.307674
- Title: Single-photon based Quantum Key Distribution and Random Number
Generation schemes and their device-independent security analysis
- Title（参考訳）: 単一光子に基づく量子鍵分布と乱数生成法とそのデバイス非依存セキュリティ解析
- Authors: Konrad Schlichtholz, Bianka Woloncewicz, Tamoghna Das, Marcin
Markiewicz, Marek \.Zukowski
- Abstract要約: 本稿では,非シグナリングな盗聴に対してもセキュアなデバイス非依存の量子鍵分配方式を提案する。
このスキームは、50-50ビームスプリッターの2つの出口モードの絡み合った状態を使用するTan-Walls-Collett (1991) のインターフェロメトリー設定にインスパイアされている。
- 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: We present a single-photon based device-independent quantum key distribution
scheme secure even against no-signaling eavesdropping, which covers quantum
attacks, as well as ones beyond laws of physics but still obeying the rules for
spatially separated events. The operational scheme is inspired by the
Tan-Walls-Collett (1991) interferometric setup, which used the entangled state
of two exit modes of a 50-50 beamsplitter resulting from a single photon
entering one of its input ports, and weak homodyne measurements at two
spatially separated measurement stations. The physics and non-classically of
such an arrangement has been understood only recently. Our protocol links basic
features of the first two emblematic protocols, BB84 and Ekert91, namely the
random bits of the cryptographic key are obtained by measurements on single
photon, while the security is positively tested if one observes a violation of
a specific Bell inequality. The security analysis presented here is based on a
decomposition of the correlations into extremal points of a no-signaling
polytope which allows for identification of the optimal strategy for any
eavesdropping constrained only by the no-signalling principle. For this
strategy, the key rate is calculated, which is then connected with the
violation of a specific Clauser-Horne inequality. We also adapt this analysis
to propose a self-testing quantum random number generator.
- Abstract（参考訳）: 単一光子をベースとしたデバイス非依存の量子鍵分布スキームは、量子攻撃をカバーし、物理法則を超えても、空間的に分離された事象の規則に従っている。
操作スキームは、Tan-Walls-Collett (1991) インターフェロメトリクス(英語版) にインスパイアされ、入力ポートの1つに入る単一光子から生じる50-50ビームスプリッターの2つの出口モードの絡み合った状態と、2つの空間的に分離された測定ステーションでの弱いホモダイン測定を使用した。
このような配置の物理学と非古典的性質は、最近になって理解されるようになった。
本プロトコルは、暗号鍵のランダムビットであるbb84とekert91の2つのエンブレマプロトコルの基本的な特徴を単一光子上で測定し、特定のベル不等式に違反した場合、セキュリティを正に検証する。
ここで示したセキュリティ分析は、無符号のポリトープの極端点への相関の分解に基づいており、無符号の原理によってのみ制約される任意の盗聴の最適戦略の同定を可能にする。
この戦略では、鍵レートは計算され、特定のクロージャ・ホーンの不等式に違反する。
また, この解析を応用して, 自己テスト型量子乱数生成器を提案する。
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