論文の概要: Quantum Keyless Privacy vs. Quantum Key Distribution for Space Links
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.03407v1
- Date: Mon, 7 Dec 2020 01:33:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-21 21:11:13.212117
- Title: Quantum Keyless Privacy vs. Quantum Key Distribution for Space Links
- Title（参考訳）: 空間リンクにおける量子キーレスプライバシと量子キー分散
- Authors: A. Vazquez-Castro, D. Rusca and H. Zbinden
- Abstract要約: 衛星と地上局の空間リンクに関する情報理論的セキュリティについて検討する。
理論的に安全な通信速度(有意なキーレスプライベートキャパシティ)を古典量子通信路上で実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study information theoretical security for space links between a satellite
and a ground-station. Quantum key distribution (QKD) is a well established
method for information theoretical secure communication, giving the
eavesdropper unlimited access to the channel and technological resources only
limited by the laws of quantum physics. But QKD for space links is extremely
challenging, the achieved key rates are extremely low, and day-time operating
impossible. However, eavesdropping on a channel in free-space without being
noticed seems complicated, given the constraints imposed by orbital mechanics.
If we also exclude eavesdropper's presence in a given area around the emitter
and receiver, we can guarantee that he has only access to a fraction of the
optical signal. In this setting, quantum keyless private (direct) communication
based on the wiretap channel model is a valid alternative to provide
information theoretical security. Like for QKD, we assume the legitimate users
to be limited by state-of-the-art technology, while the potential eavesdropper
is only limited by physical laws: physical measurement (Helstrom detector) and
quantum electrodynamics (Holevo bound). Nevertheless, we demonstrate
information theoretical secure communication rates (positive keyless private
capacity) over a classical-quantum wiretap channel using on-off-keying of
coherent states. We present numerical results for a setting equivalent to the
recent experiments with the Micius satellite and compare them to the
fundamental limit for the secret key rate of QKD. We obtain much higher rates
compared with QKD with exclusion area of less than 13 meters for Low Earth
Orbit (LEO) satellites. Moreover, we show that the wiretap channel quantum
keyless privacy is much less sensitive to noise and signal dynamics and daytime
operation is possible.
- Abstract（参考訳）: 衛星と地上局の空間リンクに関する情報理論的セキュリティについて検討する。
量子鍵分布(quantum key distribution, qkd)は、情報理論上のセキュアな通信の確立された方法であり、盗聴者がチャネルへの無制限アクセスと、量子物理学の法則によってのみ制限された技術資源を与える。
しかし、空間リンクのQKDは非常に困難であり、達成された鍵レートは極めて低く、日々の運用は不可能である。
しかし、軌道力学が課す制約を考えると、自由空間のチャネルでの盗聴は、気付かれずに複雑に思える。
また、エミッタと受信機周辺の特定の領域における盗聴者の存在を除外すれば、光信号のごく一部しかアクセスできないことが保証できる。
この設定では、ワイヤータップチャネルモデルに基づく量子キーレスプライベート(直接)通信は、情報理論的セキュリティを提供する有効な代替手段である。
QKDと同様に、正統なユーザは最先端技術によって制限されるが、潜在的な盗聴者は物理法則(Helstrom detector)と量子電磁力学(Holevo bound)によってのみ制限される。
それにもかかわらず、コヒーレント状態のオンオフキーを用いた古典量子ワイヤータップチャネル上での情報理論的にセキュアな通信速度(正のキーレスプライベート容量)を示す。
本稿では,Mcius衛星を用いた最近の実験と同等の設定について数値計算を行い,QKDの秘密鍵レートの基本的な限界と比較する。
我々は、低地球軌道(LEO)衛星の除外面積が13m未満のQKDと比較してはるかに高い速度を得る。
さらに,有線チャネルの量子キーレスプライバシはノイズや信号のダイナミクスにはるかに敏感であり,昼間の操作も可能であることを示す。
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