纠缠的计算一夫一妻制与非交互式量子密钥分发

量子密钥分发(QKD)使Alice和Bob能够在公开、不可信的量子信道上交换秘密密钥。与经典密钥交换相比,QKD实现了永恒安全性:协议执行后,密钥对于能够进行无限制计算的对手是安全的。另一方面,虽然经典密钥交换可以非交互式地实现(Alice和Bob之间只需两个同时发送的消息),但即使是使用量子信息,目前也没有已知的非交互式协议能够提供永恒安全性。 该工作中,该研究团队在这一问题上取得了进展。主要技术贡献是对著名的纠缠单配性游戏提出了计算变体,其中秘密仅对参与者是计算隐藏的,而非信息论隐藏的。在这些设置中,该团队证明了所有策略的最大获胜概率存在可忽略的上界。 作为直接应用,该研究团队从任何后量子经典非交互式密钥交换中获得了一个非交互式(同时消息)QKD协议,该协议在Alice和Bob就相同密钥达成一致时满足永恒安全性。该协议仅使用EPR对以及标准和Hadamard基测量,使其适用于近期量子硬件。 该团队还提出了如何将此协议转换为满足标准永恒安全性概念的两轮协议。最后,该团队证明了一个不可能定理,确立了(与普通多轮QKD情况相反)纠缠对于非交互式QKD是必要的,即如果协议要实现永恒安全性,Alice和Bob发送的消息都不能与其各自的量子存储器无纠缠。

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提交arXiv: 2025-10-01 11:41

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