Wang2005-公式推导


Wang X B. Beating the photon-number-splitting attack in practical quantum cryptography[J]. Physical review letters, 2005, 94(23): 230503.

主要内容

  • 提出诱骗态协议(1强度信号$\mu$ + 1强度诱骗$\mu^\prime$ + 1真空诱骗,$\mu^{\prime}>\mu$);
  • 得到了一个比Hwang2003更紧凑的$\Delta$估值;
  • 对诱骗态协议首次进行有限码长分析。

1 (1)

命题
如果$\eta<(1-e^{-\mu}-\mu e^{-\mu})/\mu$,则Eve能通过PNS攻击获得Bob所有sifted key信息。

证明
通过Hwang2003$(1)$式密钥生成条件可直接导出。

2 (5)

命题
$(5)$式是$|0\rangle\langle0|$、$|1\rangle\langle1|$、$\rho_{c}$、$\rho_{d}$的凸组合

证明
即要证明$d=1-e^{-\mu^{\prime}}-\mu^{\prime}e^{-\mu^{\prime}}-c\frac{\mu^{\prime{2}}e^{-\mu^{\prime}}}{\mu^{2}e^{-\mu}}\geq0$.

因为$P_{n}(\mu^{\prime})/P_2(\mu^{\prime})>P_n(\mu)/P_2(\mu)$,

所以:

3 (13)

由$(11)$式可得:

带入$(9)$可得:

即:

两边同乘$\frac{\mu^{\prime}}{\mu}$,得:

将之带入$(7)$式稍加整理即可得式$(13)$.

4 (14)

命题
假如$\eta\ll1$,则Bob端多光子成分占比是$1-e^{-\mu}$.

证明:($\eta\mu-0-\eta\mu e^{-\mu}$)/$\eta\mu=1-e^{-\mu}$

5 (15)

由$1-\Delta-\frac{s_0e^{-\mu}}{S_\mu}=\frac{s_1\mu e^{-\mu}}{S_\mu}$可得:

由$(8)$式可得:

6 (17) 推导不符?

由$(16)$式得:

即:

两边同乘$\frac{\mu^{\prime2}}{\mu}e^{\mu}$,得:

所以:

7 (17) 推导不符?

命题
Given $N_1 + N_2$ copies of state ρ, suppose the counting rate for $N_1$ randomly chosen states is $s_{ρ}$ and the counting rate for the remaining states is $s’_{ρ}$, the probability that $s_{ρ} - s’_{ρ} > δ_{ρ}$ is less than exp(-$\frac{1}{4}\delta_{ρ}^{2}N_{0}/s_{ρ}$) and $N_{0} = Min(N_{1},N_{2}).$

证明
设$N_1 + N_2$个ρ的平均计数率为$\hat{s}_{ρ}$,则有$N_1s_{ρ} + N_2s’_{ρ}=(N_1 + N_2)\hat{s}_{ρ}$,所以$s_{ρ} - s’_{ρ} > δ_{ρ}$的概率即$s_{ρ} - \hat{s}_{ρ} > \frac{N_2}{N_1+N_2}δ_{ρ}$的概率。由于$s_{ρ}$和$\hat{s}_{ρ}$都在$(0,1)$区间,所以直接带入$Hoeffding$ $inequality$得:


文章作者: Caeser Wang
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