量子纠缠的计算单边性及非交互式量子密钥分发
量子物理
2026-02-03 v1 密码学与安全
数学物理
math.MP
摘要
量子密钥分发 (QKD) 使 Alice 和 Bob 能在公开、不可信的量子信道上交换密钥。与经典密钥交换相比，QKD 实现永久安全性：协议执行后，密钥对计算能力无限的对手仍然安全。在相反意义上，尽管经典密钥交换可通过非交互方式实现（Alice 和 Bob 之间同时传递两条消息），但尚无已知方法能提供永久安全性。本文在此问题上取得进展。我们的主要技术贡献是一种计算版本的著名「纠缠单边性」游戏，其中秘密仅对玩家计算上隐藏，而非信息论意义上。在此类设置下，我们证明了对所有策略的最大获胜概率受到可忽略的界限。作为直接应用，我们获得来自任何后量子经典非交互密钥交换的非交互 (同时消息) QKD 协议，该协议在假设 Alice 和 Bob 达成一致的密钥后满足永久安全性。该协议仅使用 EPR 对和标准/Hadamard 基测量，适用于近期量子硬件。我们还提出如何将该协议转换为满足标准永久安全性的两轮协议。最后，我们证明了一个 no-go 定理，表明（与普通多轮 QKD 不同）非交互式 QKD 必需纠缠，即 Alice 和 Bob 发送的消息不能同时与其各自量子记忆无纠缠。
引用
@article{arxiv.2510.00791,
title = {Computational Monogamy of Entanglement and Non-Interactive Quantum Key Distribution},
author = {Alex B. Grilo and Giulio Malavolta and Michael Walter and Tianwei Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.00791},
year = {2026}
}
备注
32 pages