Robustez a ruídos e eficiência de protocolos de duas vias para distribuição de chaves quânticas

• Processo: 13/21066-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2014
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2014
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Pesquisador responsável: Roberto Menezes Serra
• Beneficiário: Carlos Iván Henao Osorio
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Comunicação quântica Correlação quântica Informação quântica Decoerência quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: comunicação quântica | Correlações Quânticas | Criprografia Quântica | decoerência | Distribuic'ao Quantica de Chave Quânticas de Duas Vias | Informação Quântica | Informação Quântica

Resumo

Neste trabalho, apresentamos novos resultados sobre segurança de protocolos de distribuição quântica de chave de duas vias (TWQKD por suas iniciais em inglês) que utilizam estados não ortogonais. Trabalhamos no cenário de protocolos para os quais o pós-processamento é feito com comunicação clássica de uma via e não há pré-processamento. A análise de segurança é implementada com técnicas que permitem cobrir conjuntos de protocolos bastante amplos. Desse jeito, providenciamos uma nova prova de segurança para um protocolo TWQKD recentemente proposto e pesquisamos a possibilidade de superar seu desempenho. Este protocolo é determinista, o que significa que o receptor pode decodificar os bits codificados com probabilidade igual a um. Mostramos que só há um protocolo TWQKD desse tipo (não reportado na literatura até onde sabemos) com o potencial de ter uma fração secreta maior e em consequência ser mais robusto ao ruído. Além disso, é argumentado que a fração secreta correspondente poderia ser a mesma do protocolo "six-state". Por outro lado, analisamos o desempenho de protocolos TWQKD quando o ruído do canal de comunicação pode depender das polarizações específicas dos estados transmitidos. Encontramos que, para certas famílias de protocolos e uma quantidade de ruído dada, a informação potencialmente filtrada é limitada superiormente pela associada com um canal despolarizante. Adicionalmente, tais protocolos incluem operações de "pré-codificação" que poderiam contribuir a esta melhora no caso de ruído assimétrico. Definimos também um parâmetro para caracterizar a eficiência de protocolos TWQKD, associado à fração de 'qubits' que o receptor pode decodificar; em concordância, este parâmetro alcança o máximo valor para protocolos deterministas. Discute-se como uma alta eficiência pode na prática melhorar fatores como a taxa de bits secretos e a qualidade da estimação do ruído.