Vi föreslår ett nytt sammanhängande protokoll för kvantnyckelfördelning som eliminerar behovet av att slumpmässigt växla mellan mätbaser. Detta protokoll ger betydligt högre hemliga nyckeltal med ökad bandbredd än tidigare system som bara gör enstaka kvadraturmätningar. Det ger också den ytterligare fördelen av enkelhet jämfört med alla tidigare protokoll som hittills har förlitat sig på att byta. DOI: 10.1103/PhysRevLett.93.170504 PACS nummer: 03.67.Dd, 42.50.Dv, 89.70.+c Kvantkryptografi är vetenskapen att skicka hemliga meddelanden via en kvantkanal. Den använder kvantmekanikens egenskaper [1,2] för att etablera en säker nyckel, en process som kallas kvantnyckelfördelning (QKD) [3]. Nyckeln kan sedan användas för att skicka krypterad information. I ett generiskt QKD-protokoll förbereder en avsändare (Alice) kvanttillstånd som skickas till en mottagare (Bob) via en potentiellt bullrig kanal. Alice och Bob är överens om en uppsättning icke-kommuterande baser att mäta staterna med. Med hjälp av olika avstämning [4] och integritetsförstärkning [5] procedurer, är resultaten av mätningar i dessa baser används för att konstruera en hemlig nyckel, känd endast för Alice och Bob. Byte slumpmässigt mellan ett par icke-kommuterande mätbaser garanterar säkerhet: i en direkt attack, en tjuvlyssnare (Eve) kommer bara att välja rätt grund halva tiden; alternativt, om Eva använder kvantminne och utför sina mätningar efter Bob förklarar sin grund, hon är oförmögen att manipulera vad Bob mäter. Det antas ofta att slumpmässig växling mellan mätbaser är avgörande för att QKD-protokollen ska lyckas. I denna skrivelse visar vi att så inte är fallet, och i själva verket kan större hemliga nyckeltal uppnås genom att samtidigt mäta båda baserna. De ursprungliga QKD-systemen i det diskreta variabla systemet baserades på överföring och mätning av slumpmässiga polariseringar av enskilda fotontillstånd [2]. Andra diskreta variabla QKD-protokoll har föreslagits [6] och experimentellt demonstrerats [7] med hjälp av Bell states. Men bandbredden i sådana system begränsas experimentellt av enstaka fotongenererings- och detektionsmetoder. Följaktligen har det under de senaste åren funnits ett stort intresse för området kontinuerlig variabel kvantkryptografi [8], som utgör ett alternativ till det diskreta tillvägagångssättet och utlovar högre nyckeltal. Kontinuerlig variabel QKD protokoll har föreslagits för pressade och Einstein-Podolsky-Rosen insnärjda tillstånd [9]. Dessa protokoll kräver dock betydande kvantresurser och är mottagliga för bristande överensstämmelse på grund av förluster. QKD-protokoll som använder sammanhängande stater föreslogs för att övervinna dessa begränsningar. Ursprungligen var sådana system endast säkra för linjeförluster på mindre än 50 % eller 3 dB [10]. Denna skenbara begränsning har övervunnits med hjälp av de hemliga nyckelmetoderna för destillation efter urval [11] och omvänd avstämning [12]. I allmänhet säkerställs säkerhet i diskreta variabla kryptografiska protokoll genom slumpmässig omkoppling mellan mätbaser [2] eller slumpmässig omkoppling av statsmanipulering [13]. Den slumpmässiga växlingen mellan mätbaser kan uppnås helt enkelt via en 50 = 50 stråldelare, där valet av mätbas väljs genom slumpmässig fotonöverföring och reflektionsstatistik. Hittills har alla kontinuerliga variabla kryptografiska protokoll också förlitat sig på slumpvis byte mellan icke-kommuterande baser. I det kontinuerliga variabla systemet kräver omkoppling en exakt styrning av fasen för en lokal oscillatorstråle, vilket är svårt att uppnå i praktiken. Denna lokala oscillator byta för närvarande placerar en allvarlig teknisk begränsning på bandbredden av kryptografi protokoll. I denna skrivelse inför vi ett nytt sammanhängande statsprotokoll som inte kräver byte. I detta
Christian m.fl. REF Föreslå ett nytt sammanhängande QKD-protokoll som eliminerar behovet av att slumpmässigt växla mellan mätbaser.
Quantum cryptography without switching.
{'venue': 'Published, Phys. Rev. Lett. 93, 170504 (2004)', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Physics']}