論文の概要: Improved DIQKD protocols with finite-size analysis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.08714v5
• Date: Mon, 24 Jul 2023 00:08:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-26 01:38:26.525015
• Title: Improved DIQKD protocols with finite-size analysis
• Title（参考訳）: 有限サイズ解析によるDIQKDプロトコルの改良
• Authors: Ernest Y.-Z. Tan, Pavel Sekatski, Jean-Daniel Bancal, Ren\'e Schwonnek, Renato Renner, Nicolas Sangouard, Charles C.-W. Lim
• Abstract要約: 正のランダム性は、既知のすべてのノイズ閾値を超える9.33%のノイズ値の非偏極化を達成可能であることを示す。 また,プレシェードシードと「種子回収」ステップを用いて,ランダムキー測定プロトコルの修正も行った。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.940150296806761
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The security of finite-length keys is essential for the implementation of device-independent quantum key distribution (DIQKD). Presently, there are several finite-size DIQKD security proofs, but they are mostly focused on standard DIQKD protocols and do not directly apply to the recent improved DIQKD protocols based on noisy preprocessing, random key measurements, and modified CHSH inequalities. Here, we provide a general finite-size security proof that can simultaneously encompass these approaches, using tighter finite-size bounds than previous analyses. In doing so, we develop a method to compute tight lower bounds on the asymptotic keyrate for any such DIQKD protocol with binary inputs and outputs. With this, we show that positive asymptotic keyrates are achievable up to depolarizing noise values of $9.33\%$, exceeding all previously known noise thresholds. We also develop a modification to random-key-measurement protocols, using a pre-shared seed followed by a "seed recovery" step, which yields substantially higher net key generation rates by essentially removing the sifting factor. Some of our results may also improve the keyrates of device-independent randomness expansion.
• Abstract（参考訳）: 有限長鍵のセキュリティは、デバイス独立量子鍵分布(DIQKD)の実装に不可欠である。 現在、いくつかの有限サイズDIQKDセキュリティ証明があるが、それらは主に標準DIQKDプロトコルに焦点を当てており、ノイズ前処理、ランダムキー測定、修正CHSH不等式に基づく最近の改良DIQKDプロトコルに直接適用されない。 ここでは、これらのアプローチを同時に包含できる一般的な有限サイズセキュリティ証明を、以前の解析よりも厳密な有限サイズ境界を用いて提供する。 そこで我々は,このようなDIQKDプロトコルに対する漸近的鍵レートの厳密な下限をバイナリ入力と出力で計算する手法を開発した。 これにより、前述した全てのノイズ閾値を超え、9.33 %$のノイズを非偏極化できることを示す。 また,プレシェードシードと"シードリカバリ"ステップを用いてランダムキー測定プロトコルを改良し,シフティング係数を本質的に除去することで,ネットキー生成率を大幅に向上させる。 また,デバイスに依存しないランダム性拡張のキーレートも向上する可能性がある。

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