抗未授权密钥生成的混合量子网络设计及其存储开销
量子物理
2021-02-02 v4
摘要
构成互联网的大量服务器旨在经由私有通信信道向相互匿名的注册用户提供私有数据。此类服务器包括银行、提供云存储的医院等众多其他服务器。以最大纠缠态替代通信信道是量子安全互联网(QI)的一个有前景的思路。尽管对于远距离安全通信而言这是一个重要思路,但对于上述这类服务器,纯基于纠缠的方案不仅不必要,还会带来一种威胁。一种诱使节点通过两个黑客之间的纠缠交换来生成安全连接的攻击,可能导致资源的失控消耗。我们将 S. Bäuml 等人[15]近期证明的一个不可行结果转化为正面应用,针对该威胁提出一种自然的防范措施。该方案基于枢纽节点与终端用户之间的连接,其所用态包含安全密钥但不允许该密钥的交换。随后我们着重研究此类方案的量子存储开销,并证明其存储额外开销的基本下界。具体而言,我们表明,为避免纠缠交换的可能性,所需存储量至少为标准基于量子中继器的网络设计的两倍。对于采用近似某些私有态的具有正部分转置(PPT)的态、或与受攻击版本难以区分的私有态的方案,我们推导出所需存储的更紧下界。我们的考量给出了近似严格不可约私有态的具有正部分转置(PPT)态的双向中继速率上界。作为副产品,我们给出了 PPT 态与私有态之间迹距离的下界,该下界此前仅对私有比特给出。
引用
@article{arxiv.1912.07548,
title = {Hybrid quantum network design against unauthorized secret-key generation, and its memory cost},
author = {Omer Sakarya and Marek Winczewski and Adam Rutkowski and Karol Horodecki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.07548},
year = {2021}
}
备注
This is the final version published in Physical Review Research. The title has been changed accordingly to the suggestions of the referee. Section VI A, has been added as suggested in the review process