Security Proofs of Quantum Key Distribution with Imperfect Source Devices: From Practical Devices to Passive System
Notice bibliographique
Résumé
Quantum key distribution (QKD) is a method that enables two parties separated by distance to share a secret data string. QKD is based on the principles of quantum mechanics and offers information-theoretical security, making it a strong contender for the next generation of cryptography. However, the use of imperfect devices can lead to vulnerabilities and potential quantum hacking schemes. It is crucial to address these imperfections and restore the security of QKD, especially for individuals who use realistic devices for secure communication. QKD can be categorized into two types based on key encoding methods: discrete-variable (DV) QKD and continuous-variable (CV) QKD. It can also be classified based on the transmission medium: fiber-based QKD, free-space-based QKD, and chip-based QKD. This thesis focuses on chip-based DVQKD and fiber-based CVQKD. In the first part, we study the chip-based DVQKD system in the presence of phase-and polarization-dependent loss. We develop innovative methods to restore the security and improve the key rate. The solution is practical, requiring no hardware modifications, and has been adopted by other groups. The second part focuses on fiber-based CVQKD systems that use intensity fluctuating sources. We establish the security by incorporating the concept from DVQKD. Our proposed techniques are practical and do not require any hardware adjustments for existing CVQKD systems. Lastly, we present a general framework for passive CVQKD. Our proposed passive protocol offers a one-time solution to eliminate all potential side channels or imperfections in the source. Interestingly, we discover that the passive source is an excellent choice for the discrete-modulated CVQKD protocol, since the passive protocol offers the same key rate as its active counterpart, while removing all modulator side channels that have plagued the active ones. To sum up, this thesis introduces novel techniques and practical solutions to address imperfections in source devices in different QKD systems. We also propose a passive protocol that can handle all loopholes in source devices in a one-time process. We anticipate that this thesis will facilitate significant advancements in chip-based and fiber-based QKD implementations in the future.
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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 | 0,020 |
| 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 | 0,007 |
| Communication savante | 0,004 | 0,008 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,006 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,007 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,002 |
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 ».