FET: Small: Theoretical Foundations and Applications of High Dimensional Quantum Communication
FET: Small: Theoretical Foundations and Applications of High Dimensional Quantum Communication
批准号:
2006126
负责人:
Walter Krawec
金额:
$31.78万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2020
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2020-10-01 至 2024-09-30
中文摘要
量子密码学承诺未来的通信基础设施不仅在今天是安全的,而且在未来的技术突破中也是安全的,例如大规模量子计算机的发展。 然而,尽管有巨大的潜力,但在这项技术被广泛采用之前,必须克服两个关键的缺点。 首先是噪声容限,其次是效率。 正如初步证据所显示的那样,高维量子态是解决这两个问题的主要候选者,然而,为什么这是真的,何时真正发生,以及如何有效地利用这种力量的确切研究仍然是未回答的问题。 该项目加深了我们对高维量子通信的理解,开发了回答这些问题的见解,同时还发现了新的应用和协议,以更容易,更有效地利用高维量子通信系统的力量。 此外,该项目还为本科生研究人员提供了参与的机会,并为量子技术的本科生教育提供了新的材料,这对未来的劳动力和研究至关重要。该项目的最终目标是阐明高维量子安全通信的理论基础,包括量子密钥分配。 PI正在开发利用高维量子态的新型量子协议,同时还开发分析其行为和安全性所需的必要信息理论工具。 各种噪声的情况下被认为是,沿着与新的自适应协议,允许在各种操作场景的优化性能。 在这个项目中开发的信息论方法,使我们能够证明这些新协议的安全性,也有广泛的应用到量子信息科学的其他研究领域。 此外,这些新协议比目前的工作具有许多优势,同时也使我们能够进一步探索量子安全通信的基础。 新的加密应用的高维状态也正在调查中,在各种安全模型,创造理论的见解,也可能更实用的系统。这个奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得的支持,通过评估使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准。
英文摘要
Quantum cryptography promises a future communication infrastructure that is secure not only today, but also against future technological breakthroughs, such as the development of large-scale quantum computers. However, despite this great potential, there are two critical shortcomings that must be overcome before this technology can see wide-scale adoption. First is noise tolerance and the second is efficiency. High-dimensional quantum states are a prime candidate to solve both problems as preliminary evidence shows, however an exact study of why this true; when it actually occurs; and how to effectively harness this power are still unanswered questions. This project deepens our understanding of high-dimensional quantum communication, develops insights to answer these questions, while also discovering new applications and protocols to more readily, and more effectively, harness the power of higher-dimensional quantum communication systems. Furthermore, this project provides opportunities for undergraduate researchers to become involved and also provides new material for undergraduate education in quantum technology, vital to the future workforce and research.This project's ultimate goal is to shed light on the theoretical foundations of high-dimensional quantum secure communication in applications including, and beyond, quantum key distribution. The PI is developing novel quantum protocols utilizing high-dimensional quantum states, while also developing the necessary information theoretic tools needed to analyze their behavior and security. Various noise scenarios are considered, along with novel adaptive protocols allowing for optimized performance over a variety of operational scenarios. The information theoretic methods developed in this project, allowing us to prove security of these new protocols, also have broad application to other research areas within quantum information science. Furthermore, these new protocols hold numerous advantages over current work, while also allowing us to probe further at the foundations of quantum secure communication. New cryptographic applications of high-dimensional states are also under investigation, in a variety of security models, creating theoretical insights, and also potentially more practical systems.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.
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DOI:
10.1002/qute.202200024
发表时间:
2022-03
期刊:
Advanced Quantum Technologies
影响因子:
4.4
作者:
[Walter O. Krawec]
通讯作者:
Walter O. Krawec
DOI:
10.1117/12.2618388
发表时间:
2022-05
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Walter O. Krawec]
通讯作者:
Walter O. Krawec
Quantum Sampling for Finite Key Rates in High Dimensional Quantum Cryptography
高维量子密码学中有限密钥速率的量子采样
DOI:
10.1109/tit.2022.3141874
发表时间:
2022
期刊:
IEEE Transactions on Information Theory
影响因子:
2.5
作者:
[Yao, Keegan, Krawec, Walter O., Zhu, Jiadong]
通讯作者:
Zhu, Jiadong
DOI:
10.1109/isit50566.2022.9834652
发表时间:
2022-01
期刊:
2022 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT)
影响因子:
--
作者:
[Omar Amer;Walter O. Krawec]
通讯作者:
Omar Amer;Walter O. Krawec
DOI:
10.1109/itw48936.2021.9611496
发表时间:
2021
期刊:
2021
影响因子:
--
作者:
[Bae, Minwoo, Krawec, Walter O.]
通讯作者:
Krawec, Walter O.
共 6 条
CAREER: Hybrid Approaches to Quantum Cryptography: New Methods and Protocols
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批准号:2143644
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项目类别:Continuing Grant
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资助金额:$49.74万
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财政年份:2022
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负责人:Walter Krawec
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依托单位:
CIF: Small: Secure Quantum Communication with Limited Resources
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批准号:1812070
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$30.96万
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财政年份:2018
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负责人:Walter Krawec
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依托单位:
国内基金
海外基金
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昼夜节律性small RNA在血斑形成时间推断中的法医学应用研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2024
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负责人:
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依托单位:
tRNA-derived small RNA上调YBX1/CCL5通路参与硼替佐米诱导慢性疼痛的机制研究
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批准号:
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:张祥忠
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依托单位:
Small RNA调控I-F型CRISPR-Cas适应性免疫性的应答及分子机制
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批准号:32000033
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2020
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负责人:林平
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依托单位:
Small RNAs调控解淀粉芽胞杆菌FZB42生防功能的机制研究
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批准号:31972324
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项目类别:面上项目
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资助金额:58.0万元
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批准年份:2019
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负责人:高学文
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依托单位:
变异链球菌small RNAs连接LuxS密度感应与生物膜形成的机制研究
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批准号:81900988
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2019
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负责人:毛梦莹
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依托单位:
肠道细菌关键small RNAs在克罗恩病发生发展中的功能和作用机制
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批准号:31870821
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2018
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负责人:陈江宁
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依托单位:
基于small RNA 测序技术解析鸽分泌鸽乳的分子机制
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批准号:31802058
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2018
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负责人:麻慧
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依托单位:
Small RNA介导的DNA甲基化调控的水稻草矮病毒致病机制
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批准号:31772128
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:吴建国
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依托单位:
基于small RNA-seq的针灸治疗桥本甲状腺炎的免疫调控机制研究
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批准号:81704176
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2017
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负责人:赵继梦
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依托单位:
水稻OsSGS3与OsHEN1调控small RNAs合成及其对抗病性的调节
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批准号:91640114
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2016
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负责人:何祖华
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依托单位: