Security proof of a three-state quantum-key-distribution protocol without rotational symmetry
Notice bibliographique
Résumé
Standard security proofs of quantum-key-distribution (QKD) protocols often rely on symmetry arguments. In this paper, we prove the security of a three-state protocol that does not possess rotational symmetry. The three-state QKD protocol we consider involves three qubit states, where the first two states $\ensuremath{\mid}{0}_{z}⟩$ and $\ensuremath{\mid}{1}_{z}⟩$ can contribute to key generation, and the third state $\ensuremath{\mid}+⟩=(\ensuremath{\mid}{0}_{z}⟩+\ensuremath{\mid}{1}_{z}⟩)∕\sqrt{2}$ is for channel estimation. This protocol has been proposed and implemented experimentally in some frequency-based QKD systems where the three states can be prepared easily. Thus, by founding on the security of this three-state protocol, we prove that these QKD schemes are, in fact, unconditionally secure against any attacks allowed by quantum mechanics. The main task in our proof is to upper bound the phase error rate of the qubits given the bit error rates observed. Unconditional security can then be proved not only for the ideal case of a single-photon source and perfect detectors, but also for the realistic case of a phase-randomized weak coherent light source and imperfect threshold detectors. Our result in the phase error rate upper bound is independent of the loss in the channel. Also, we compare the three-state protocol with the Bennett-Brassard 1984 (BB84) protocol. For the single-photon source case, our result proves that the BB84 protocol strictly tolerates a higher quantum bit error rate than the three-state protocol, while for the coherent-source case, the BB84 protocol achieves a higher key generation rate and secure distance than the three-state protocol when a decoy-state method is used.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,006 |
| Communication savante | 0,002 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,007 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,006 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».