CIF: Small: Secure Quantum Communication with Limited Resources
CIF:小型:利用有限资源实现安全量子通信
基本信息
- 批准号:1812070
- 负责人:
- 金额:$ 30.96万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-10-01 至 2022-09-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Developing a communication infrastructure, secure against powerful adversaries (with potential access to advanced quantum computers and capabilities), is of vital importance to our society. Using only classical communication, two parties cannot establish a shared secret key (needed to securely communicate with one another) unless some computational assumption is made on the power of the adversary. However, by carefully using the power of quantum communication, one can achieve unconditional security for this task. This project seeks to understand the capabilities of quantum communication protocols where users have only limited access to quantum functionality while an adversary has unlimited access to such resources. These limitations on the users may be intentional (for instance, to reduce the cost of a quantum communication device), or unintentional (for instance, if a device malfunctions or breaks down during operation). The work in this project will provide new theoretical results of broad application to quantum information science and also pave the way for a future communication infrastructure that is highly secure, practical, and robust to device failure and cost limitations. Besides the theoretical and practical benefits of this work, there are also impacts in this project in educational activities and outreach efforts. The work on this project will enable undergraduate researchers an opportunity to not only contribute to quantum cryptographic research, but to also learn and gain insight into this important field. The future will see a vast increase in the use of quantum technologies, making the education of students in this field all the more important.This project will develop a deeper understanding of the theoretical foundations of secure quantum communication by discovering and analyzing novel quantum cryptographic protocols that utilize participants with limited quantum functionality. The research efforts involve analyzing these limited-resource protocols in a variety of security models (including various forms of device independence) and devise innovative methods for users, despite having limited quantum capabilities, to counter an adversarial agent allowing for highly secure, and efficient, communication systems, even over high-noise channels. To achieve this, the PI will also be developing new quantum information theoretic techniques needed to analyze these protocols in such highly restricted setting.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
开发一个能够抵御强大对手的通信基础设施(具有先进量子计算机和能力的潜在访问权限),对我们的社会至关重要。 仅使用经典通信,双方无法建立共享密钥(需要彼此安全地通信),除非对对手的力量做出一些计算假设。 然而,通过谨慎地使用量子通信的力量,人们可以实现这项任务的无条件安全。 该项目旨在了解量子通信协议的能力,其中用户只能有限地访问量子功能,而对手可以无限地访问这些资源。 对用户的这些限制可能是有意的(例如,为了降低量子通信设备的成本),也可能是无意的(例如,如果设备在操作期间发生故障或故障)。该项目的工作将为量子信息科学提供广泛应用的新理论成果,并为未来的通信基础设施铺平道路,该基础设施高度安全,实用,对设备故障和成本限制具有鲁棒性。 除了这项工作的理论和实际利益,也有在教育活动和推广工作在这个项目的影响。 该项目的工作将使本科研究人员有机会不仅为量子密码学研究做出贡献,而且还可以学习和深入了解这一重要领域。 未来,量子技术的应用将越来越广泛,因此对学生的教育将变得更加重要。本项目将通过发现和分析利用有限量子功能参与者的新型量子密码协议,加深对安全量子通信理论基础的理解。 研究工作涉及在各种安全模型(包括各种形式的设备独立性)中分析这些有限资源协议,并为用户设计创新方法,尽管量子能力有限,但可以对抗代理,从而实现高度安全,高效的通信系统,即使在高噪声信道上。 为了实现这一目标,PI还将开发新的量子信息理论技术,以在这种高度限制的环境中分析这些协议。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A semi-quantum extended B92 protocol and its analysis
半量子扩展B92协议及其分析
- DOI:10.1117/12.2558200
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Krawec, Walter O.;Markelon, Sam;Hayduk, Michael;Donkor, Eric
- 通讯作者:Donkor, Eric
From Classical to Semi-Quantum Secure Communication
- DOI:10.1109/isit.2019.8849295
- 发表时间:2019-01
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:A. Gagliano;Walter O. Krawec;Hasan Iqbal
- 通讯作者:A. Gagliano;Walter O. Krawec;Hasan Iqbal
Improved semi-quantum key distribution with two almost-classical users
- DOI:10.1007/s11128-022-03663-x
- 发表时间:2022-03
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Saachi Mutreja;Walter O. Krawec
- 通讯作者:Saachi Mutreja;Walter O. Krawec
Semiquantum key distribution with high quantum noise tolerance
- DOI:10.1103/physreva.100.022319
- 发表时间:2019-08-16
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Amer, Omar;Krawec, Walter O.
- 通讯作者:Krawec, Walter O.
Semi-quantum cryptography
- DOI:10.1007/s11128-020-2595-9
- 发表时间:2020-02-01
- 期刊:
- 影响因子:2.5
- 作者:Iqbal, Hasan;Krawec, Walter O.
- 通讯作者:Krawec, Walter O.
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