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01.11.2017 | Ausgabe 11/2017

Quantum Information Processing 11/2017

Fundamental finite key limits for one-way information reconciliation in quantum key distribution

Zeitschrift:
Quantum Information Processing > Ausgabe 11/2017
Autoren:
Marco Tomamichel, Jesus Martinez-Mateo, Christoph Pacher, David Elkouss
Wichtige Hinweise
Part of these results without the technical derivations were published in the proceedings of the International Symposium on Information Theory, Honolulu (2014) [44].

Abstract

The security of quantum key distribution protocols is guaranteed by the laws of quantum mechanics. However, a precise analysis of the security properties requires tools from both classical cryptography and information theory. Here, we employ recent results in non-asymptotic classical information theory to show that one-way information reconciliation imposes fundamental limitations on the amount of secret key that can be extracted in the finite key regime. In particular, we find that an often used approximation for the information leakage during information reconciliation is not generally valid. We propose an improved approximation that takes into account finite key effects and numerically test it against codes for two probability distributions, that we call binary–binary and binary–Gaussian, that typically appear in quantum key distribution protocols.

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