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用于基于网络传感的应用的量子安全计量学。

Quantum secure metrology for network sensing-based applications.

作者信息

Rahim Muhammad Talha, Khan Awais, Khalid Uman, Rehman Junaid Ur, Jung Haejoon, Shin Hyundong

机构信息

Department of Electronics and Information Convergence Engineering, Kyung Hee University, Yongin, Republic of Korea.

Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT), University of Luxembourg, 1855, Luxembourg, Luxembourg.

出版信息

Sci Rep. 2023 Jul 19;13(1):11630. doi: 10.1038/s41598-023-38802-6.

DOI:10.1038/s41598-023-38802-6
PMID:37468566
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10356839/
Abstract

Quantum secure metrology protocols harness quantum effects to probe remote systems with enhanced precision and security. Traditional QSM protocols require multi-partite entanglement, which limits its near-term implementation due to technological constraints. This paper proposes a QSM scheme that employs Bell pairs to provide unconditional security while offering precision scaling beyond the standard quantum limit. We provide a detailed comparative performance analysis of our proposal under multiple attacks. We found that the employed controlled encoding strategy is far better than the parallel encoding of multi-partite entangled states with regard to the secrecy of the parameter. We also identify and characterize an intrinsic trade-off relationship between the maximum achievable precision and security under the limited availability of resources. The dynamic scalability of the proposed protocol makes it suitable for large-scale network sensing scenarios.

摘要

量子安全计量协议利用量子效应以更高的精度和安全性探测远程系统。传统的量子安全计量协议需要多方纠缠,由于技术限制,这限制了其近期的实现。本文提出了一种量子安全计量方案,该方案利用贝尔对提供无条件安全性,同时提供超越标准量子极限的精度缩放。我们对该方案在多种攻击下进行了详细的比较性能分析。我们发现,在所采用的受控编码策略下,就参数的保密性而言,其远优于多方纠缠态的并行编码。我们还识别并刻画了在资源可用性有限的情况下,最大可实现精度与安全性之间的内在权衡关系。所提出协议的动态可扩展性使其适用于大规模网络传感场景。

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