Quantum secret sharing is an important cryptographic primitive for network applications ranging from secure money transfer to multiparty quantum computation. Currently most progresses on quantum secret sharing suffer from rate-distance bound, and thus the key rates are limited and unpractical for large-scale deployment. Furthermore, the performance of most existing protocols is analyzed in the asymptotic regime without considering participant attacks. Here we report a measurement-device-independent quantum secret sharing protocol with improved key rate and transmission distance. Based on spatial multiplexing, our protocol shows it can break rate-distance bounds over network under at least ten communication parties. Compared with other protocols, our work improves the secret key rate by more than two orders of magnitude and has a longer transmission distance. We analyze the security of our protocol in the composable framework considering participant attacks. Based on the security analysis, we also evaluate their performance in the finite-size regime. In addition, we investigate applying our protocol to digital signatures where the signature rate is improved more than $10^7$ times compared with existing protocols. Based on our results, we anticipate that our quantum secret sharing protocol will provide a solid future for multiparty applications on quantum network.


翻译:量子秘密共享是一个重要的加密原始网络应用,从安全的资金转移到多量计算。目前,量子秘密共享方面大多数进展都受到标准距离约束,因此,关键比率有限,对大规模部署来说不切实际。此外,大多数现有协议的绩效在不考虑参与者攻击的情况下,在零时制度内分析。这里我们报告了一个测量-设备独立量子秘密共享协议,提高了关键率和传输距离。根据空间多路传输,我们的协议显示它可以在至少10个通信方的网络上突破速率-距离界限。与其他协议相比,我们的工作提高了秘密关键比率,超过两个数量级,而且传输距离更长。我们在考虑参与者攻击的情况下,分析了和解框架内协议的安全性。根据安全分析,我们还评估了它们在有限规模制度中的绩效。此外,我们调查了将协议应用于数字签名比现有协议提高10-7美元以上的数字签名。根据我们的结果,我们预计我们的量子秘密共享协议将为多党级网络提供坚实的未来应用。

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