| Summary: | Orientador: Prof. Dr Carlos Ivan Henao Osorio === Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. === Neste trabalho, apresentamos novos resultados sobre segurança de protocolos de
distribuição quântica de chave de duas vías (TWQKD por suas iniciáis em inglês)
que utilizam estados não ortogonáis. Trabalhamos no cenário de protocolos para os
quais o pós-processamento é feito com comunicação clássica de uma via e não há
pre-processamento. O análise de segurança é implementado com tecnicas que permitem
cubrir conjuntos de protocolos bastante amplos. Desse jeito, providenciamos
uma nova prova de segurança para um protocolo TWQKD recentemente proposto
[32] e pesquisamos a possibilidade de superar seu desempenho. Este protocolo é determinista, o que signica que o receptor pode decodicar os bits codicados 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 podería ser a mesma do protocolo "six-state" [9].
Por outro lado, analizamos o desempenho de protocolos TWQKD quando o ruído do
canal de comunicação pode depender das polarizações especícas dos estados transmitidos.
Encontramos que, para certas famílias de protocolos e uma quantidade
de ruído dada, a informação potencialmente ltrada é limitada superiormente pela
associada com um canal despolarizante. Adicionalmente, táis protocolos incluem opera
ções de "pre-codicação" que poderíam contribuir a esta melhora no caso de ruído
assimétrico. Denimos também um parâmetro para caracterizar a eciência de protocolos
TWQKD, associado à fração de qubits que o receptor pode decodicar; em
concordância, este parâmetro alcança o máximo valor para protocolos deterministas.
Discute-se como uma alta eciência pode na prática melhorar fatores como a taxa de
bits secretos e a qualidade da estimação do ruído. === We present new results concerning security of Two-Way Quantum Key Distribution
(TWQKD) protocols that employ non orthogonal states (e.g. LM05 [22]). We work within
the scenario where the classical post-processing is performed with one-way classical communication and there is no pre-processing. The security analysis is carried out with techniques that allow to cover quite broad sets of protocols. In this way, we give a new security proof for a recently proposed TWQKD protocol [32] and investigate the possibility of outperforming it. This protocol is deterministic, meaning that the receiver can decode the
encoded bits with probability one. We show that there is only one TWQKD protocol of this
kind (non reported in the literature as far as we know) with the potential to have a larger
secret fraction and consequently be more robust against noise. Furthermore, it is argued
that the corresponding secret fraction could be the same of the 6-State protocol [9]. On
the other hand, we analyze the performance of TWQKD protocols when the noise of the
communication channel may depend of the particular polarization states being transmitted.
We find that, for certain families of protocols and a given amount of total noise, the potentially leaked information is upper bounded by the associated to a depolarizing channel.
Moreover, such protocols include "pre-encoding" operations that could contribute to this
enhancement in the asymmetric noise case. We also define a parameter to characterize the
Efficiency of QKD protocols, referring to the fraction of qubits that the receiver is able to
decode; accordingly, this parameter achieves the maximum value for deterministic protocols.
It is discussed how a high efficiency can in practice improve factors like the secret
key rate and the quality of the noise (or error) estimation.
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