Quantum key distribution (QKD) has been researched for almost four decades and is currently making its way to commercial applications. However, deployment of the technology at scale is challenging, because of the very particular nature of QKD and its physical limitations. Among others, QKD is computationally intensive in the post-processing phase and devices are therefore complex and power hungry, which leads to problems in certain application scenarios. In this work we study the possibility to offload computationally intensive parts in the QKD post-processing stack in a secure way to untrusted hardware. We show how error correction can be securely offloaded for discrete-variable QKD to a single untrusted server and that the same method cannot be used for long distance continuous-variable QKD. Furthermore, we analyze possibilities for multi-server protocols to be used for error correction and privacy amplification. Even in cases where it is not possible to offload to an external server, being able to delegate computation to untrusted hardware components on the device could improve the cost and certification effort for device manufacturers.


翻译:量子键分布(QKD)已经进行了近40年的研究,目前已经进入商业应用。然而,由于QKD的特殊性质及其物理限制,大规模技术的部署具有挑战性,因为QKD具有非常特殊的性质,除其他外,QKD在后处理阶段是计算密集的,因此,设备非常复杂,而且动力不足,在某些应用情景中造成问题。在这项工作中,我们研究是否有可能以安全的方式卸载QKD后处理堆中的计算密集部件,将其卸载到不受信任的硬件中。我们展示了如何安全地将差错校正从离散可变的QKD装入一个单一的不受信任的服务器上,而且同一方法无法用于长距离的连续可变QKD。此外,我们分析了多服务器协议用于纠正错误和隐私更新的可能性。即使无法卸载到外部服务器,能够将无法将计算分解到设备上不受信任的硬件组件,也能提高设备制造商的成本和认证工作。

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服务器,也称伺服器,是提供计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求,并进行处理,因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力。
服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等,和通用的计算机架构类似,但是由于需要提供高可靠的服务,因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
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