2019-08-26 05:58:01
协议可以丰富量子网络提供的应用工具箱

通过互联网安全传输信息的能力非常重要,但大多数情况下,窃听者通常仍然可以确定发送者和接收者是谁。在某些高度机密的情况下,发送者和接收者的身份保持匿名非常重要。

在过去的几十年中,研究人员一直在开发通过经典网络匿名传输消息的协议,但量子网络的类似协议仍处于早期开发阶段。到目前为止,为量子网络提出的匿名方法面临诸如实施困难之类的挑战,或者需要对资源做出强有力的假设,使得它们在现实世界中使用是不切实际的。

在一篇新论文中,来自牛津大学,麻省理工学院,索邦大学,巴黎大学和CNRS的Anupama Unnikrishnan,Ian MacFarlane,Richard Yi,Eleni Diamanti,Damian Markham和Iordanis Kerenidis提出了第一个匿名的实用协议量子网络中的通信。

“我们的协议使匿名量子通信更接近于在实验室中实际展示,”Unnikrishnan告诉Phys.org。 “我们可以保证在最偏执的情况下匿名:不需要相信网络中玩家的诚实或计算能力,甚至不需要他们共享的纠缠。”

新协议以下列方式工作。首先,想要匿名发送消息的玩家通知接收者。然后,在每一轮协议中,不可信赖的源创建称为Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状态的纠缠量子态,并在玩家之间分配。

然后玩家有两个选择:他们可以通过运行验证测试来检查状态是否实际上是GHZ状态,或者他们可以使用状态进行匿名量子通信。大多数时候,球员都会测试状态。如果测试失败,表明可能存在违规,则玩家停止协议。通过这种方式,行为不端的来源可能会被抓住。

如果玩家选择使用状态进行匿名通信,他们会对GHZ状态执行某些操作和测量,以便在发送者和接收者之间创建“匿名纠缠”,以便他们现在通过匿名量子通道连接。然后,使用该信道,发送方可以使用量子隐形传送来匿名地向接收方发送量子消息。

协议实现完美匿名的能力取决于玩家执行完美动作和共享完美GHZ状态。研究人员表明,即使在具有不完美性的现实网络中,玩家仍然可以在安全参数epsilon中匿名进行通信,从而使他们称他们的方法为“epsilon-anonymous protocol”。

将来,匿名传输消息的能力对于未来量子互联网的许多潜在应用至关重要。但是,在此期间还需要做更多的工作。

“我们正在研究实验室协议的实验性演示,并与其他协议的概念并行,这些协议可以丰富量子网络提供的应用工具箱,”Diamanti说。

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