Standard protokollen för kvantnyckeldistribution är bevisligen säkra mot tjuvlyssnande attacker, om kvantteorin är korrekt. Det är teoretiskt intressant att veta om vi behöver anta giltigheten av kvantteori för att bevisa säkerheten i kvantnyckelfördelningen, eller om dess säkerhet kan baseras på andra fysiska principer. Frågan skulle också vara av praktiskt intresse om kvantmekanik någonsin skulle misslyckas i någon regim, eftersom en vetenskapligt och tekniskt avancerad tjuvlyssnare kanske skulle kunna använda post-quantum fysik för att extrahera information från kvantkommunikation utan att nödvändigtvis orsaka de kvanttillstånd störningar som befintliga säkerhetsbevis förlitar sig på. Här beskriver vi ett viktigt distributionssystem som är bevisligen säkert mot allmänna attacker av en post-quantum tjuvlyssnare som begränsas endast av omöjligheten av superluminal signalering. Säkerheten i systemet härrör från brott mot en Bell ojämlikhet. Med upptäckterna av kvantkryptografi [1] och kvantnyckelfördelning [2, 3] är det nu väl förstått att kryptografiska uppgifter kan garanteras av fysiska principer. Till exempel har vi nu protokoll för olika viktiga uppgifter, inklusive nyckelfördelning, som är bevisligen säkra förutsatt att kvantteorin är korrekt [4]. Protokoll för bit engagemang har utvecklats med säkerhet endast baserat på omöjligheten av superluminal signal [5, 6]. Möjligheten att basera kryptografisk säkerhet på kända regler för superurval har också nyligen diskuterats [7, 8]. I detta dokument undersöker vi om det är möjligt att utforma ett system för kvantnyckelfördelning som är bevisligen säkert om superluminal signal är omöjlig. Vi tillåter tjuvlyssnare som kan bryta mot kvantmekanikens lagar, så länge ingenting de kan göra innebär möjligheten av superluminal signalering. I allmänhet kommer detta att innebära att säkerhetsbevisen för befintliga kvantnyckeldistributionsprotokoll inte längre är giltiga, eftersom vi inte längre kan anta att kvantteorin korrekt förutsäger avvägningen mellan den information som Eva kan extrahera och den störning hon nödvändigtvis måste orsaka. Som vi visar nedan finns det ett intimt samband mellan möjligheten av ett sådant protokoll och kränkningen av en Bell ojämlikhet [9, 10]. Icke-lokala (i betydelsen av Bell ojämlikhet brytande) korrelationer utgör en exploaterbar resurs för denna uppgift, precis som snärjning är en resurs för konventionell kvantnyckelfördelning. Vi presenterar en kvantplan, som involverar Bell-överträdelse, som är säker mot allmänna attacker av en icke-signalerande Eva. En motivering till detta arbete är praktisk: befintliga säkerhetsbevis förutsätter kvantteorins giltighet, och även om kvantteorin har bekräftats i en imponerande rad experiment, är det troligt att ett framtida experiment kommer att visa en gräns för dess giltighetsområde. Det är sant att det också är tänkbart att ett framtida experiment skulle kunna visa på möjligheten till superluminal signalering. Men möjligheterna är logiskt oberoende: kvantteorin skulle kunna misslyckas utan att bryta mot de vanliga relativistiska kausaliteterna, och vice versa. Ett kryptografiskt system som kan garanteras genom endera av två fysiska principer är mer tillförlitligt än ett vars säkerhet helt och hållet är beroende av en. Det finns också övertygande teoretiska motiv. Att förstå vilka kryptografiska uppgifter som kan garanteras genom vilka fysiska principer förbättrar vår förståelse av förhållandet mellan informationsteori och fysisk teori. Vårt arbete visar också ett nytt sätt att bevisa säkerhet för kvantprotokoll, vilket kan vara användbart i andra sammanhang, och kastar nytt ljus över icke-lokalitet och dess förhållande till sekretess. Vi antar att Alice och Bob har en ljudfri kvantkanal och en autentiserad klassisk kanal. Betrakta följande protokoll, som vi visar nedan genererar en enda delad hemlig bit, garanteras säkra mot allmänna attacker av post-quantum tjuvlyssnare. Definiera baserna X r = {cos rπ 2N  på 0 + sin rπ 2N  på 1, − sin rπ 2N på 0 + cos rπ 2N på 1 } för heltal r. För varje bas definierar vi resultat 0 och 1 för att motsvara respektive prognoser på de första och andra baselementen. X r+N innehåller således samma grundtillstånd som X r med de resultatkonventioner som är omvända, dvs. Vi är inte...
Barrett, Hardy och Kent har i REF visat ett protokoll för QKD som endast baseras på antagandet att Alice och Bob inte kan signalera till varandra.
No Signalling and Quantum Key Distribution
{'venue': 'Phys. Rev. Lett. 95, 010503 (2005)', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Physics', 'Computer Science']}