Analysis error correcting capability of error-correcting Fire code to implement ping-pong protocol with pairs of entangled qubits in a noisy quantum channel

Authors

  • Сергей Вадимович Николаенко Одесская национальная академия телекоммуникаций им. Попова О.С.
  • Евгений Викторович Василиу Одесская национальная академия телекоммуникаций им. Попова О.С.

DOI:

https://doi.org/10.18372/2410-7840.14.3356

Keywords:

quantum cryptography, a ping-pong protocol, errors in quantum channel, error-correcting Fire code, simulation

Abstract

The paper develops the simulation model of a ping-pong protocol with pairs of entangled qubits in a noisy quantum channel in order to assess the error-correcting capability of error-correcting Fire code and to determine limits of applicability of code for quantum cryptography protocol. The detailed analysis of errors that will arise in the implementation of ping-pong protocol with pairs of entangled qubits in a noisy quantum channel is carried out. It is shown that the Fire code (60.44) fully corrects all errors, if the probability of qubit depolarizing channel is less than about 7% that corresponds to the modern experimental situation in the transmission of single photons over a distance about 100 km. With a higher noise level in the channel partial error correction with code Fire will increase the speed of information transmission in quantum ping-pong protocol.

Author Biographies

Сергей Вадимович Николаенко, Одесская национальная академия телекоммуникаций им. Попова О.С.

сотрудник Одесской национальной академии телекоммуникаций им. Попова О.С.

Евгений Викторович Василиу, Одесская национальная академия телекоммуникаций им. Попова О.С.

д.т.н., доцент кафедры автоматизации и управления технологическими процессами ОНАС им. А.С.Попова

References

Bostrom K. Deterministic secure direct communication using entanglement / K. Bostrom, T. Felbinger // Physical Review Letters. – 2002. – V. 89, № 18. – 187902.

Deng F.-G. Two-step quantum direct communication protocol using the Einstein-Podolsky-Rosen pair block / F.-G. Deng, G.L. Long, X.-S. Liu // Physical Review A. – 2003. – V. 68, № 4. – 042317.

Wang Ch. Multi – step quantum secure direct communication using multi – particle Greenberger – Horne – Zeilinger state / Ch. Wang, F.G. Deng, G.L. Long // Optics Communications.– 2005. – V. 253, № 1. – P. 15 – 20.

Li X.-H. Multiparty Quantum Remote Secret Conference / X.-H. Li, C.-Y. Li, F.-G. Deng et al // Chinese Physics Letters. – 2007. – V. 24, № 1. – P. 23 – 26.

Jin X.-R. Three-party quantum secure direct communication based on GHZ states / X.-R. Jin, X. Ji, Y.-Q. Zhang et al // Physics Letters A. – 2006. – V. 354, № 1-2. – P. 67 – 70.

Василиу Е.В. Анализ безопасности пинг-понг протокола с квантовым плотным кодированием / Е.В. Василиу // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – 2007. – № 1. – С. 32 – 38.

Василиу Е.В. Пинг – понг протокол с трех– и четырехкубитными состояниями Гринбергера – Хорна – Цайлингера / Е.В. Василиу, Л.Н. Василиу // Труды Одесского политехнического университета. – 2008. – Вып. 1(29). – С. 171 – 176.

Vasiliu E.V. Non-coherent attack on the ping-pong protocol with completely entangled pairs of qutrits / Eugene V. Vasiliu // Quantum Information Processing. – 2011. – V. 10, num. 2. – P. 189–202.

Василиу Е.В. Синтез основанной на пинг-понг протоколе квантовой связи безопасной системы прямой передачи сообщений / Е.В. Василиу, С.В. Николаенко // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. — 2009, № 1. — С. 83–91.

Нильсен М. Квантовые вычисления и квантовая информация / М. Нильсен, И. Чанг. – М.: Мир, 2006. – 824 с.

Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки / Блейхут Р. – Пер. с англ. – М.: Мир, 1986. – 576 с.

Касами Т., Токура Н., Ивадари Ё. Теория кодирования / Т. Касами, Н. Токура, Ё. Ивадари. – М.: Мир, 1978. – 576 с.

Морелос-Сарагоса Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение / Р. Морелос-Сарагоса. – Москва: Техносфера, 2005. – 320 с.

Вернер М. Основы кодирования: учебник для ВУЗов / М. Вернер. – Москва: Техносфера, 2004. – 288 с.

Корченко О.Г. Оцінка корегувальної здатності завадостійких трійкових РС-кодів при передачі інформації повністю переплутаними станами кутритів квантовим каналом із шумом / О.Г. Корченко, Є.В. Васіліу, С.О. Гнатюк, В.М. Кінзерявий, А.М. Горчинська // Науково-технічний журнал «Захист інформації». – 2010. – №4. – С. 44–53.

Прескилл Дж. Квантовая информация и квантовые вычисления / Дж. Прескилл. – Т. 1. – Ижевск: "Регулярная и хаотическая динамика", 2008. – 464 с.

Downloads

Published

2012-09-15

Issue

Vol. 14 No. 3 (56) (2012)

Section

Articles

License

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

  1. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.

  2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.

  3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).