論文の概要: The BB84 quantum key distribution using conjugate homodyne detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.04142v2
- Date: Sun, 10 Jan 2021 22:40:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-06 15:59:08.652353
- Title: The BB84 quantum key distribution using conjugate homodyne detection
- Title（参考訳）: 共役ホモダイン検出によるBB84量子鍵分布
- Authors: Bing Qi
- Abstract要約: 共役ホモダイン検出システムは、入射量子状態の共役二次体X,Pの対を同時に測定することができる。
標準セキュリティ証明の盲点適用により,悲観的なQKD性能が得られる可能性が示唆された。
本研究は,コヒーレント検出に基づく単一光子検出とCV-QKDに基づく確立されたDV-QKDに対して,新しいQKDプロトコルのファミリーへの扉を開く可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optical homodyne detection has been widely used in continuous-variable (CV)
quantum information processing for measuring field quadrature values. In this
paper we explore the possibility of operating a conjugate homodyne detection
system in "photon counting" mode to implement discrete-variable (DV) quantum
key distribution (QKD) protocols. A conjugate homodyne detection system, which
consists of a beam splitter followed by two optical homodyne detectors, can
simultaneously measure a pair of conjugate quadratures X and P of the incoming
quantum state. In classical electrodynamics, X^2 + P^2 is proportional to the
energy (the photon number) of the input light. In quantum optics, X and P do
not commute and thus the above photon-number measurement is intrinsically
noisy. This suggests that a blind application of the standard security proof
could result pessimistic QKD performance. We overcome this obstacle by taking
advantage of two special features of the proposed detection scheme. First, the
fundamental detection noise associated with vacuum fluctuation cannot be
manipulated by an external adversary. Second, the ability to reconstruct the
photon number statistics at the receiver's end can place additional constraints
on possible attacks from the adversary. As an example, we study the security of
the BB84 QKD using conjugate homodyne detection and evaluate its performance
through numerical simulations. This study may open the door to a new family of
QKD protocols, in complementary to the well-established DV-QKD based on single
photon detection and CV-QKD based on coherent detection.
- Abstract（参考訳）: 光ホモダイン検出は、場の二次値を測定するための連続可変(CV)量子情報処理に広く用いられている。
本稿では、離散可変量子鍵分布(QKD)プロトコルを実装するために、「光子計数」モードで共役ホモダイン検出システムを動作させる可能性を検討する。
ビームスプリッタと2つの光ホモダイン検出器からなる共役ホモダイン検出システムは、入射量子状態の共役二次体XとPの対を同時に測定することができる。
古典電気力学において、X^2 + P^2 は入力光のエネルギー(光子数)に比例する。
量子光学では、X と P は可換ではないので、上記の光子数の測定は本質的にノイズである。
これは、標準セキュリティ証明の盲点適用が悲観的なQKD性能をもたらす可能性を示唆している。
提案手法の2つの特長を生かして,この障害を克服した。
第一に、真空変動に伴う基本検出ノイズは外部の敵によって操作できない。
第二に、受信機の端で光子数統計を再構築する能力は、敵からの攻撃の可能性にさらなる制約を与えることができる。
例えば, 共役ホモダイン検出を用いたbb84 qkdの安全性について検討し, 数値シミュレーションによる評価を行った。
この研究は、単一光子検出に基づく確立されたDV-QKDとコヒーレント検出に基づくCV-QKDを補完する、新しいQKDプロトコルのファミリーへの扉を開く可能性がある。
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