論文の概要: Rotation Based Slice Error Correction Protocol for Continuous-variable
Quantum Key Distribution and its Implementation with Polar Codes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.06206v2
- Date: Wed, 16 Jun 2021 12:54:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-26 23:51:04.497621
- Title: Rotation Based Slice Error Correction Protocol for Continuous-variable
Quantum Key Distribution and its Implementation with Polar Codes
- Title（参考訳）: 連続可変量子鍵分布のための回転型スライス誤差補正プロトコルとその極符号による実装
- Authors: Xuan Wen, Qiong Li, Haokun Mao, Xiaojun Wen, Nan Chen
- Abstract要約: Reconciliation is a essential procedure for continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD)
本稿では,RSEC(Rotation-based SEC)と呼ばれる改良されたSECプロトコルを提案する。
有限サイズの効果では、秘密鍵レート7.83times10-3$ps/パルスを33.93kmの距離で達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2505671255960324
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Reconciliation is an essential procedure for continuous-variable quantum key
distribution (CV-QKD). As the most commonly used reconciliation protocol in
short-distance CV-QKD, the slice error correction (SEC) allows a system to
distill more than 1 bit from each pulse. However, its quantization efficiency
is greatly affected by the noisy channel with a low signal-to-noise ratio
(SNR), which usually limits the secure distance to about 30 km. In this paper,
an improved SEC protocol, named Rotation-based SEC (RSEC), is proposed through
performing a random orthogonal rotation on the raw data before quantization,
and deducing a new estimator for quantized sequences. Moreover, the RSEC
protocol is implemented with polar codes. Experimental results show that the
proposed protocol can reach up to a quantization efficiency of about 99\%, and
maintains at around 96\% even at the relatively low SNRs $(0.5,1)$, which
theoretically extends the secure distance to about 45 km. When implemented with
the polar codes with block length of 16 Mb, the RSEC can achieve a
reconciliation efficiency of above 95\%, which outperforms all previous SEC
schemes. In terms of finite-size effects, we achieve a secret key rate of
$7.83\times10^{-3}$ bits/pulse at a distance of 33.93 km (the corresponding SNR
value is 1). These results indicate that the proposed protocol significantly
improves the performance of SEC and is a competitive reconciliation scheme for
the CV-QKD system.
- Abstract（参考訳）: リコンシリエーションは連続可変量子鍵分布(CV-QKD)に不可欠な手順である。
短距離CV-QKDにおける最も一般的な和解プロトコルとして、スライスエラー補正(SEC)では、システムは各パルスから1ビット以上を蒸留することができる。
しかし、その量子化効率は、通常、安全な距離を約30kmに制限する低信号対雑音比(SNR)のノイズチャネルに大きく影響を受ける。
本稿では,量子化前の生データに対してランダムな直交回転を行い,量子化列のための新しい推定器を導出することにより,回転ベースsec(rsec)という改良secプロトコルを提案する。
さらに、rsecプロトコルは極性コードで実装されている。
実験の結果,提案プロトコルは量子化効率が約99 %に達し,SNRが比較的低い(0.5,1)$でも96 %程度に維持できることがわかった。
ブロック長16Mbの極符号で実装すると、RCSは95%以上の和解効率を達成でき、以前のSECのスキームよりも優れていた。
有限サイズの効果では、7.83\times 10^{-3}$ bits/pulseの秘密鍵レートを33.93km(対応するSNR値は1)で達成する。
これらの結果から,提案プロトコルはSECの性能を著しく向上させ,CV-QKDシステムと競合する和解方式であることが示唆された。
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