22、量子信息处理中的独立同分布简化方法展望

量子信息处理中的独立同分布简化方法展望

在过去十多年里，以德菲内蒂定理形式呈现的独立同分布（IID）简化概念，在“标准”量子信息处理领域蓬勃发展。然而，当面临设备无关信息处理任务，即所分析设备未被特征化时，以往使用的工具便不再适用。而新提出的德菲内蒂简化和熵积累定理，首次在设备无关的环境中展现出适用性，为设备无关信息处理任务的分析开辟了更简便的途径。

1. IID简化方法的优势

将独立同分布简化方法应用于设备无关场景，相较于直接分析最一般情况，具有更精确的定量结果和模块化证明的优势。例如，在非信号并行重复证明中，该方法对任意玩家数量的完全支持博弈自动有效，且能实现与独立同分布策略相匹配的指数级下降；在设备无关量子密钥分发的安全证明中，能实现紧密的密钥率，显著优于以往结果，还能轻松适配其他相关协议。

2. 值得探讨的问题与未来工作

下面将详细探讨一些有趣的问题和可能的未来研究方向。
- 两方设备无关量子密码学 ：在之前讨论的密码协议中，通常假设双方是诚实且合作的。而两方密码学中，双方互不信任，不诚实的一方可充当对手并准备实施协议的设备。以往的研究多在独立同分布假设下进行，若要分析最一般的对抗场景，如使用顺序盒子的情况，现有的熵积累定理可能无法直接应用，因为马尔可夫链条件不成立。不过，可通过考虑与“真实”协议密切相关的“虚构”协议，使马尔可夫链条件成立，将证明真实协议安全性的问题转化为证明虚构协议的安全性，再利用熵积累定理进行分析。
- 并行设备无关量子密码学 ：对于一些需要用量子并行盒子进行最一般分析的密码协议，现有的简化方法难以直接应用。例如并行设备无关量子密钥